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ELECTRONIQUE DE PUISSANCE Introduction La répartition par processus de la consommation dénergie électrique Lindustrie a consommé en France en 2007, 190.

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1 ELECTRONIQUE DE PUISSANCE Introduction La répartition par processus de la consommation dénergie électrique Lindustrie a consommé en France en 2007, 190 TW.h soit 33% de lélectricité totale et représente la part de la consommation dénergie électrique en plus forte croissance, le secteur résidentiel a consommé 36% et le secteur tertiaire 27%.

2 Introduction 2 *Les moteurs électriques : [ADEME_EEA97] *En France les moteurs électriques consomment 22% de la consommation totale d'électricité et 72% de la consommation industrielle soit environ 90 TW.h. *Les processus de compression, pompage et ventilation consomment près des deux tiers de la consommation énergétique de lensemble des moteurs du secteur industriel. *Répartition de la consommation industrielle des moteurs par usage : *

3 Introduction 3 Les besoins *Deux grands groupes dapplications n Applications où la vitesse variable est une condition intrinsèque de fonctionnement du procédé Traction électrique Entraînement de laminoirs, de fours à ciment et dune manière générale toutes lignes de la métallurgie, du textile, du caoutchouc, du papier Les machines outils et la robotique n Entraînement de pompes et compresseurs

4 Introduction 4 Intérêt économique des entraînements à vitesse variable *Gain en énergie (on agit sur lalimentation et non sur les pertes) *Dans les installations de pompage et ventilation délivrant des débits variables, le couplage du moteur à un variateur électronique de vitesse permet de dégager en moyenne 25% d'économie de consommation électrique. *La rentabilité peut être excellente, avec des temps de retour sur investissement inférieurs à deux ans.

5 Introduction 5 Intérêt économique des entraînements à vitesse variable *63% de la consommation électrique(soit 60 TWh) des motorisations sont imputables aux pompes, ventilateurs et compresseurs. *Cette part se répartit elle-même de la façon suivante : *15 TWh pour la ventilation, dont 62% à débit variable et seulement 4% avec Variation Electronique de Vitesse; *20 TWh pour le pompage, dont 57% à débit variable et seulement 4% avec Variation Electronique de Vitesse ; *25 TWh pour la compression, dont 75% à débit variable et seulement 0,02% avec Variation Electronique de Vitesse. *40 TWh consommés par des installations fonctionnant à débit variable mais non équipées de Variation Electronique de Vitesse. Avec un gain moyen de 25% évoqué plus haut, le gisement d'économie d'électricité s'élèverait à 10 TWh/an. Ce sont donc environ 10% de la consommation industrielle d'électricité qui sont en jeu.

6 Introduction 6 Intérêt économique des entraînements à vitesse variable *Suppression des surintensités au démarrage et réduction de la puissance dalimentation *Allongement de la durée de vie des moteurs n réduction des échauffements au démarrage n limitation de la fatigue des roulements par réduction de la vitesse n protection contre les défauts réseaux

7 Introduction 7 Intérêt économique des entraînements à vitesse variable *La souplesse, flexibilité, précision et rapidité des régulations permettent un accroissement de la productivité

8 Introduction 8 Quelques inconvénients... *Le courant dans le moteur nest plus tout à fait sinusoïdal *Le courant absorbé à la source contient des harmoniques (puissance déformante) *Ondes électromagnétiques rayonnées

9 Introduction 9 Nécessité de travailler en commutation Montage série *Puissance fournie par la source : E.I *Puissance absorbée par la charge : U.I *Puissance à gérer par le composant : (E - U).I

10 Introduction 10 Nécessité de travailler en commutation *Deux possibilités pour minimiser la puissance dans le composant électronique I = 0 Circuit ouvert (E-U) = 0 Court-circuit *Le composant électronique de puissance ne peut travailler que comme un interrupteur

11 Introduction 11 Nécessité de travailler en commutation Montage parallèle *Puissance fournie par la source : U.I 1 *Puissance absorbée par la charge : U. I 2 *Puissance à gérer par le composant : U.(I 1 -I 2 )

12 Introduction 12 Nécessité de travailler en commutation *Deux possibilités pour minimiser la puissance dans le composant électronique U = 0 Court-circuit (I 1 -I 2 ) = 0 Circuit ouvert *Le composant électronique de puissance ne peut travailler que comme un interrupteur

13 Introduction 13 Comment dans ces conditions, obtenir une tension continue ? *La tension appliquée comporte : une composante utile : la valeur moyenne E n une composante parasite à la fréquence f = 1/h

14 Introduction 14 Structure dun convertisseur électronique de puissance Interrupteurs Générateur Convertisseur électronique de puissance Récepteur La constante de temps du récepteur>>période de fonctionnement des interrupteurs récepteur >>1/Fréquence inter Le récepteur prend la valeur moyenne

15 Introduction 15 Les fonctions de lélectronique de puissance *Redresseur (rectifier) = conversion de puissance dune source alternative vers une charge continue

16 Introduction 16 Les fonctions de lélectronique de puissance *Onduleur (inverter) = conversion de puissance dune source continue vers une charge alternative

17 Introduction 17 Les fonctions de lélectronique de puissance *Hacheur (chopper) = conversion de puissance dune source continue vers une charge continue

18 Introduction 18 Les fonctions de lélectronique de puissance *Gradateur (dimmer) *= conversion de puissance dune source alternative vers une charge altrenative

19 Introduction 19 Domaines dapplication de lélectronique de puissance *Lentraînement électrique à vitesse variable *Les alimentations à découpage (télécommunication, informatique,…) *Les UPS (Uninterruptible Power Supplies)

20 Introduction 20

21 Introduction 21 Enrouleuse de papeterie Attention à la casse

22 Introduction 22

23 Introduction 23

24 Introduction 24 Hacheur V continu U continu MCC rail de distribution moteur à courant continu convertisseur DC - DC commande des interrupteurs c1 c2 0

25 Introduction 25 Domaines dapplication de lélectronique de puissance *Les liaisons HVDC *Compensateurs dénergie réactive et filtres actifs (Flexible AC Transmission Systems)


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