Panne de courant :que fait un disque en cas de panne de courant ?

L'approvisionnement public en électricité est généralement fiable, mais il subit des perturbations. Évidemment, une perte totale d'alimentation entraîne l'arrêt de tous les équipements électriques, à moins qu'ils ne disposent d'une alimentation de secours telle qu'un onduleur et/ou un générateur de secours connecté. Lorsque le courant revient, l'équipement redémarre à partir de l'état d'arrêt de la manière dont il a été conçu pour démarrer. Cependant, il existe une classe de perturbations qui prend la forme de brèves interruptions ou de creux de tension dont le comportement n'est pas si évident.

Les courts creux de tension ne sont pas rares. Ils peuvent être causés par des défauts de ligne déclenchés par la foudre ou la chute d'objets tels que des arbres, etc. Chaque fois qu'un défaut se produit dans le système d'alimentation public, une baisse de tension se propage à partir du point de défaut dans tout le système. L'équipement de protection de la compagnie d'électricité déclenche le circuit défectueux sur une échelle de temps de l'ordre de 200 ms, après quoi le courant revient pour la plupart des consommateurs, parfois après plusieurs tentatives de disjoncteurs à réenclenchement automatique. Cependant, pendant ce temps, les consommateurs d'électricité subissent des creux de tension de différentes profondeurs en fonction de leur distance électrique par rapport au défaut. Dans l'industrie lourde, des creux de tension se produisent également lors du démarrage direct de gros moteurs.

Il est important que l'équipement électrique se comporte correctement pendant et après une baisse ou une interruption, une question qui est facilement négligée. Il devrait traverser un plongeon court ou peu profond. Si ce n'est pas possible, le comportement correct dépend de l'application. dans certaines applications, l'équipement doit s'arrêter et attendre d'être redémarré, soit manuellement, pour éviter un risque de démarrage inattendu, soit automatiquement mais sous contrôle de coordination pour plusieurs moteurs. D'autres applications nécessitent que l'équipement redémarre automatiquement lorsque le courant revient, de manière contrôlée. Ne pas redémarrer correctement peut entraîner une perte de production dans l'usine de fabrication, des urgences telles que des personnes bloquées dans les ascenseurs, le déclenchement des systèmes de climatisation et toutes sortes d'appareils électroniques nécessitant une visite de service coûteuse pour les réinitialiser.

Creux et interruptions

Les creux et les interruptions les plus courts durent généralement environ 10 ms, soit un demi-cycle du secteur. Tout dépassement d'environ 10 s serait considéré comme une perte de puissance. La plage de durées où nous devons examiner de près le comportement va principalement de 10 ms à environ 500 ms. Dans cette plage, les erreurs de conception peuvent entraîner un comportement incorrect, tel que des processeurs suspendus ou en panne, ou des données corrompues.

Dans un système triphasé, les défauts n'affectent souvent qu'une seule phase, car la foudre et la chute d'objets n'affectent souvent qu'une seule phase. La faute peut cependant s'étendre à tous les trois. Un défaut monophasé à la terre dans le système de transmission haute tension apparaît comme un défaut ligne à ligne dans le système de distribution basse tension, après les transformateurs étoile-triangle. Les creux de démarrage du moteur affectent les trois phases.

Stockage d'énergie et transport en commun

Dans un circuit électronique alimenté par le secteur typique, un condensateur assez grand est connecté à la ligne d'alimentation CC interne pour lisser la tension redressée, et il stocke généralement suffisamment d'énergie pour maintenir le circuit en marche pendant environ 10 ms à 20 ms. Pour les baisses ou les interruptions plus courtes, il continue de fonctionner normalement et il peut y avoir un circuit de surveillance de l'alimentation qui détecte une basse tension. Il est alors temps d'exécuter une courte routine pour enregistrer certaines données essentielles dans la mémoire non volatile et mettre le système dans un état connu, à partir duquel il peut redémarrer une fois l'alimentation rétablie. Si un ridethrough jusqu'à environ 100 ms est requis, cela peut être réalisé en ajoutant une capacité supplémentaire, au-delà de laquelle une sorte de batterie ou d'onduleur serait nécessaire.

Dans un variateur de vitesse typique, en raison du débit de puissance élevé, les condensateurs ne stockent pas assez d'énergie pour fournir la puissance de charge nominale même pendant 10 ms. Il n'y a aucune possibilité réaliste de surmonter le creux de manière simple en utilisant l'énergie stockée par le condensateur, à moins que la puissance de charge ne soit très faible à ce moment-là. Dans certaines applications spéciales, des condensateurs externes supplémentaires, des super-condensateurs ou des batteries ont été connectés au bus CC pour assurer la continuité, mais cela est généralement trop cher.

D'autre part, il peut y avoir de l'énergie utile stockée mécaniquement dans l'inertie du moteur. Selon l'application, il peut être possible d'utiliser une partie de cette énergie pour maintenir le disque dans un état viable, prêt pour le retour de l'alimentation.

Ride-through pour les lecteurs

La figure 1 montre les principaux composants d'alimentation d'un variateur de fréquence. Les étranglements sont facultatifs et ont peu d'effet sur la conduite.

Figure 1 :Principaux composants d'alimentation d'un VSD AC

Le redresseur est unidirectionnel, la puissance ne peut passer que de l'alimentation AC vers le bus DC. L'onduleur et le moteur sont bidirectionnels, il est donc possible que l'énergie revienne du moteur vers le bus CC du variateur, à condition qu'il y ait également suffisamment d'énergie pour maintenir le moteur magnétisé.

Le variateur de vitesse dispose d'une mesure de la tension du bus DC, il peut donc détecter une chute de tension. Une courte interruption de l'alimentation CA a le même effet qu'un creux, car la tension CC chute lorsque le condensateur se décharge. Il existe plusieurs situations possibles et le comportement détaillé dépend du mode de commande du moteur utilisé. Considérons une simple commande en boucle ouverte avec un rapport V/f fixe de base.

Dans tous les cas où la tension se rétablit avant que le niveau de détection de perte d'alimentation ne soit atteint, le fonctionnement normal se poursuit alors. Il y a une courte surtension de courant d'entrée lorsque le condensateur se recharge sans bénéficier du circuit de charge douce. Le variateur est conçu pour résister à cette surtension sans dommage, mais il est connu que les disjoncteurs fonctionnent dans cette situation, en particulier lorsque plusieurs variateurs sont alimentés par le même disjoncteur.

Routine de perte d'approvisionnement :

Il existe un paramètre de mode sélectionnable par l'utilisateur qui donne le choix entre trois actions, qui peuvent être choisies en fonction des besoins de l'application :

1. Aucune action (fonction de perte d'alimentation désactivée)
2. Rampe d'arrêt
3. Traverser

Dans l'option 1 le moteur s'arrête en roue libre. Le variateur n'exécute aucune action lorsque la tension descend en dessous du niveau de détection de perte d'alimentation. Si la tension continue de descendre en dessous du niveau de détection de sous-tension, le variateur est désactivé et le moteur s'arrête en roue libre. Si le courant revient, le variateur exécute un redémarrage automatique si les commandes d'activation et d'exécution du variateur sont toujours présentes.

Option 2 serait normalement sélectionné lorsque l'application nécessite plusieurs mouvements coordonnés et qu'il est important que le variateur ne tente pas d'actions indépendantes. Le moteur s'arrête lorsque la tension chute en dessous du niveau de détection de perte d'alimentation. Si l'alimentation revient alors que le variateur décélère le moteur, le variateur continue à accélérer le moteur jusqu'à l'arrêt, sinon le variateur entre en état de sous-tension et s'arrête.

Il existe une différence de comportement détaillé entre certains produits Control Techniques une fois que le variateur atteint un arrêt si l'alimentation est revenue :

• Pour l'Unidrive M700 et les produits associés :une fois que le moteur s'est arrêté, le variateur passe à l'état désactivé et nécessite le basculement du signal d'activation avant de pouvoir fonctionner à nouveau.
• Pour les Unidrive M100 à M400 et les produits associés :une fois que le moteur a atteint l'arrêt, tant que les commandes d'activation et de marche sont toujours présentes, le variateur redémarre et ramène la vitesse du moteur à la référence de vitesse.

Option 3 serait normalement sélectionné lorsque l'application nécessite que le variateur continue à fonctionner de manière indépendante dans la mesure du possible. Le variateur réduit le réglage de la vitesse du moteur de manière contrôlée afin que le flux du moteur soit maintenu et que l'énergie mécanique stockée dans le moteur et la charge soit renvoyée au variateur lorsque la vitesse diminue. L'énergie est utilisée pour maintenir le courant de magnétisation du moteur et pour alimenter le circuit de commande du variateur. Si la puissance revient avant que l'énergie ne soit épuisée, le variateur accélère le moteur pour revenir à sa vitesse définie.

La chance d'un passage réussi dépend clairement de la charge mécanique à ce moment-là et de l'inertie spécifique du moteur et de sa charge.

Notez que si le creux de tension se produit dans une seule phase d'une alimentation triphasée, l'énergie récupérée n'a qu'à "combler les lacunes" pour le redresseur pendant les intervalles de tension de phase manquants, ce qui nécessite beaucoup moins d'énergie que pour une alimentation triphasée. baisse et est le plus susceptible d'aboutir à un ridethrough réussi.

Limiter le nombre de tentatives de réinitialisation automatique

Cela peut être défini sur un nombre souhaité ou illimité.

Redémarrage du moteur en rotation :

Dans toutes ces options, si le redémarrage automatique est sélectionné, il faut déterminer si la routine « attraper un moteur en rotation » est requise. Lorsque le variateur a maintenu le contrôle du moteur, c'est-à-dire dans un état de rampe ou de chevauchement, cela n'est pas nécessaire. Cependant, une fois que le déclenchement de sous-tension s'est produit, le moteur n'est plus contrôlé. Il peut continuer à tourner en raison de son inertie et/ou de facteurs externes tels que le flux d'air dans un ventilateur. Dans ce cas, le redémarrage peut échouer à moins que l'algorithme du moteur en rotation ne soit activé.

Normes et exigences pour les baisses de puissance, les interruptions et le contournement

Il existe des normes internationales et européennes harmonisées pour l'immunité des produits électriques aux coupures et coupures de courant. Dans l'UE, cela est légalement couvert par la directive CEM. Dans le reste du monde, cela est généralement considéré comme une question de qualité du produit plutôt que de loi CEM. Pour les équipements dont la puissance nominale est inférieure à 16 A par phase, la norme de test est la CEI 61000-4-11 (EN 61000-4-11 dans l'UE), mais cette norme donne une large gamme de niveaux de test optionnels et aucun critère de réussite/échec. La norme de produit doit être consultée pour trouver les exigences précises. Une exigence typique peut être tirée de la norme générique d'immunité pour les équipements industriels, CEI 61000-6-2 :

L'équipement doit fonctionner comme spécifié pendant le trempage et après, et aucune perte ou corruption des données stockées ne doit se produire. Notez que cela ne nécessite pas de chevauchement littéral, dans le sens de continuer à fournir la puissance de sortie nominale, mais uniquement un fonctionnement comme prévu. Le but du test est de trouver des erreurs ou des bugs tels que des états bloqués ou des données stockées corrompues suite à la baisse/l'interruption. Si le test est appliqué à une machine qui intègre des entraînements, les entraînements doivent être correctement configurés pour garantir que la machine complète se comporte comme prévu pendant et après les trempettes.

Pour les équipements évalués à plus de 16 A par phase, il existe une autre norme de test CEI 61000-4-34. Cette norme est peu utilisée, en raison de la difficulté et du coût du matériel de test. Le comportement d'un variateur haute puissance peut être prédit de manière fiable par simulation et par mise à l'échelle à partir d'un modèle de puissance inférieure.

Une autre norme pour les perturbations électriques provient de l'Information Technology Industry Council (ITIC) aux États-Unis et est parfois spécifiée pour les équipements informatiques. Elle ne définit pas une méthode d'essai mais uniquement un comportement en tension aux bornes. La courbe ITIC (anciennement courbe CBEMA) montre un fonctionnement continu pour des interruptions allant jusqu'à 20 ms. Il ne s'applique qu'aux alimentations monophasées et ne s'adapte pas facilement aux triphasés.

D'après la discussion précédente, vous pouvez voir qu'un variateur peut être en mesure d'atteindre cet objectif en mode d'assistance à condition que suffisamment d'énergie stockée puisse être récupérée en décélérant la charge, en particulier avec une alimentation triphasée.

Figure 2 :La courbe ITIC (anciennement CBEMA)