Qu'est-ce que les systèmes de propulsion électrique

Définition

Un système de propulsion électrique est défini comme un mécanisme conçu pour réguler la vitesse, le couple et la direction d'un moteur électrique. Bien que chaque système de propulsion électrique puisse posséder des caractéristiques uniques, ils partagent également plusieurs caractéristiques communes.

Systèmes de Propulsion Électrique

La figure ci-dessous illustre la configuration typique d'un réseau de distribution d'énergie au niveau d'une installation. Dans ce dispositif, le système de propulsion électrique tire son alimentation en courant alternatif (CA) entrant d'un Centre de Contrôle des Moteurs (CCM). Le CCM sert de hub central, supervisant la distribution d'énergie à plusieurs entraînements situés dans une zone spécifique.

Dans les grandes usines de fabrication, de nombreux CCM sont souvent en opération. Ces CCM, à leur tour, reçoivent l'énergie du centre de distribution principal connu sous le nom de Centre de Contrôle de Puissance (CCP). Tant le CCM que le CCP utilisent généralement des disjoncteurs à air comme principaux éléments de commutation de puissance. Ces composants de commutation sont conçus pour gérer des charges électriques avec des tensions allant jusqu'à 800 volts et des courants allant jusqu'à 6400 ampères, assurant une gestion fiable et efficace de l'énergie au sein du système de propulsion électrique et de l'infrastructure globale de l'usine.

Le moteur à induction commandé par un inverseur GTO est montré dans la figure ci-dessous :

Principales Parties des Systèmes de Propulsion Électrique

Les éléments clés de ces systèmes de propulsion sont les suivants :

• Commutateur CA entrant

• Ensemble convertisseur et inverseur de puissance

• Dispositifs de commutation CC et CA sortants

• Logique de commande

• Moteur et charge associée

Les principales parties du système de puissance électrique sont détaillées ci-dessous.

Dispositifs de Commutation CA Entrant

Les dispositifs de commutation CA entrant comprennent un interrupteur-fusible et un contacteur de puissance CA. Ces composants ont généralement des tensions et des courants nominatifs allant jusqu'à 660V et 800A. Au lieu d'un contacteur normal, un contacteur monté sur barre est souvent utilisé, et un disjoncteur à air sert de commutateur entrant. L'utilisation d'un contacteur monté sur barre étend les capacités nominatives jusqu'à 1000V et 1200A.

Ce dispositif de commutation est équipé d'un fusible haute capacité de rupture (HRC) nominatif pour des tensions allant jusqu'à 660V et des courants allant jusqu'à 800A. De plus, il comprend un mécanisme de protection thermique contre les surcharges. Dans certains cas, le contacteur du dispositif de commutation peut être remplacé par un disjoncteur moulé pour améliorer les performances et la protection.

Ensemble Convertisseur/Inverseur de Puissance

Cet ensemble est divisé en deux sous-blocs principaux : l'électronique de puissance et l'électronique de commande. Le bloc électronique de puissance comprend des composants semi-conducteurs, des dissipateurs de chaleur, des fusibles semi-conducteurs, des suppressions de surtension et des ventilateurs de refroidissement. Ces composants travaillent ensemble pour gérer les tâches de conversion de haute puissance.

Le bloc électronique de commande comprend un circuit de déclenchement, sa propre alimentation stabilisée, et un circuit de pilotage et d'isolement. Le circuit de pilotage et d'isolement est responsable du contrôle et de la régulation du flux de puissance vers le moteur.

Lorsque l'entraînement fonctionne en configuration boucle fermée, il inclut un contrôleur ainsi que des boucles de rétroaction de courant et de vitesse. Le système de commande dispose d'une isolation triport, garantissant que l'alimentation, les entrées et les sorties sont isolées avec des niveaux d'isolation appropriés pour améliorer la sécurité et la fiabilité.

Suppressions de Surtensions de Ligne

Les suppressions de surtensions de ligne jouent un rôle crucial dans la protection du convertisseur semi-conducteur contre les pics de tension. Ces pics peuvent se produire dans la ligne d'alimentation en raison de la mise en marche et de l'arrêt des charges connectées à la même ligne. La suppression de surtension de ligne, en combinaison avec l'inductance, supprime efficacement ces pics de tension.

Lorsque le disjoncteur entrant fonctionne et interrompt l'alimentation en courant, la suppression de surtension de ligne absorbe une certaine quantité d'énergie piégée. Cependant, si le modulateur de puissance n'est pas un dispositif semi-conducteur, une suppression de surtension de ligne peut ne pas être nécessaire.

Logique de Commande

La logique de commande est utilisée pour l'interverrouillage et la séquence des différentes opérations du système de propulsion dans des conditions normales, de défaut et d'urgence. L'interverrouillage est conçu pour empêcher les opérations anormales et dangereuses, assurant l'intégrité du système. La séquence, quant à elle, garantit que les opérations de l'entraînement, telles que le démarrage, le freinage, l'inversion et le jogging, sont effectuées dans un ordre prédéterminé. Pour des tâches d'interverrouillage et de séquence complexes, un automate programmable (PLC) est souvent employé pour fournir un contrôle flexible et fiable.