la variation de vitesse des moteurs asynchrones -...
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Economie d’énergie par variation de vitesse – Benoît Smekens – 28/09/2007 2
Table des Table des Table des Table des matimatimatimatièèèèresresresres
� Présentation Schneider-Electric
� Composition du variateur de vitesse
� Bénéfices du variateur
� Inconvénients du variateur
� Exemples d’applications
� Calcul d’économie d’énergie
� Incitants financiers
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En industrie,
Répartition du coût de fonctionnement d’un moteur :
Plantons le décor
72 % de l’énergie consommée est utilisée par les mo teurs
63 % de la force électromotrice est utilisée pour l a circulation de fluides(air, eau, huile, …)
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Chiffre d’affaires et collaborateurs par zone géogr aphique
Schneider Electric en chiffres
� €13,7 milliards de CA dans 190 pays
� 112 000 collaborateurs� Présence dans 190 pays� 205 usines� 6.500 ingénieurs dans
25 pays
27%26 000
Amérique du Nord
8%
7 500
Reste du monde
47%48 500
Europe
18%23 000
Asie-Pacifique
31% du chiffre d’affaires dans lespays émergents
Schneider-Electric, partout dans le monde
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Implantations et chiffre d'affaires en Belgique
UccleSiège social Siège commercialEffectif : 222 Fabrication appareillage modulaireAdaptation locale MT/BT Effectif : 158
Sint-NiklaasFabrication canalisations électriques préfabriquées KG-KHEffectif : 28
Turnover151 million €
2006
Effectif total Belgique : 427
SchotenTAC Building Automation DepartmentEffectif : 13
Notre présence en Belgique
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Industrieproductivité, flexibilité, sécurité, traçabilité
agroalimentaire, automobile, électronique, packaging, pharmacie
Énergie et infrastructuresdisponibilité, sécurité, optimisation des coûts
réseaux électriques,traitement de l’eau, aéroports, tunnels, télécom, centres de données
Bâtimentsconfort, communication sécurité, économies d’énergie
bureaux, magasins, usines, hôtels, hôpitaux, musées, écoles, universités
Résidentielsécurité, confort, communication
maisons individuelles, immeubles d’habitation
sur quatre marchés
Une offre unique
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Notre gamme de variateurs
ATV 11 ATV 31 ATV 21 ATV 61 ATV 71
ATV 11 ATV 21 ATV 61 ATV 71Couple Constant Couple Constant Couple Quadratique Cou ple Quadratique Couple Constant
0,18 – 2,2 kW 0,75 – 75 kW 0,18 – 15 kW 0,37 – 630 kW 0,37 – 500 kW
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Notre gamme de variateurs
Réseau
230 V mono230 V 3~400 V 3~690 V 3~
L1L2L3
M3~
UVW
Moteur asynchrone
à cage
Couple quadratique – couple constant
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� Schéma de principe
Redresseur : entrée : sortie :
Circuit intermédiaire:
Self de lissage
P < 18,5 kW : 6 diodesP ≥ 18,5 kW : 3 thyristors, 3 diodes
6 IGBT
Composition du variateurCircuit de commande
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Composition du variateur
Onduleur :
Si fhachageélevée: + : sinus parfait → bruit moteur faible- : échauffement des composants électroniques
création d’harmoniques → perturbation réseauusure prématurée du variateur
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4 raisons d’utiliser les variateurs de vitesse :
- Economie d’énergie
- Diminution de pénalités (factures électricité)
- Flexibilité
- Confort d’utilisation
Bénéfices du variateur
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Economie d’énergie :
- POMPAGE: jusqu’à 50 % d’économie
Pertes de charge =
Bénéfices du variateur
quelques exemples
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- VENTILATION: jusqu’à 70 % d’économie
Bénéfices du variateur
Economie d’énergie
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- ENTRAÎNEMENT: récupération d’énergie électrique au freinage
Bénéfices du variateur
Economie d’énergie
Economie de 10 à 50 % en fonction des applications
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Bénéfices du variateur
Economie d’énergie
- AIR COMPRIME: jusqu’à 22 % d’économie d’énergie
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- Réduction des pointes Quart Horaire
- Amélioration du cos φ
Bénéfices du variateur
Diminution de pénalités (factures électricité)
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Flexibilité
- Possibilités de commande à distance
- Modbus (intégré)- CanOpen (intégré)- DeviceNet- Ethernet- Profibus- Fipio
ATV 31, 61, 71 (dédiés industrie) ATV 21 (dédié bâtim ent HVAC)
- LonWorks- METASYS N2- APOGEE FLN- BACnet
- Réglage de la vitesse au point de fonctionnement optimal
- Carte automate optionnelle (Controller Inside)
Bénéfices du variateur
- Nombreuses fonctions d’utilisation (vitesses présélectionnées, PID, alarmes, surveillance sur-débit, sous-débit, …)
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- Réduction de la maintenance
Bénéfices du variateur
Confort d’utilisation
- Diminution des nuisances sonores
- Surveillance de processus pilotée courant - couple - fréquence
- Fonctionnement souple réduction cycles marche/arrêt
- Suppression des coups de bélier
- Moindre sollicitation des transformateurs
- Grande souplesse de pilotage
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- Génération d’harmoniques (THDI max = 45 %)
Inconvénients du variateur
- Interférence de fréquence radio RFI
Comment y remédier ? Inductances DCInductances de ligne
Filtres passifs
THDI réduit jusqu’à 5 %
Comment y remédier ? Filtre de radio perturbation
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Exemples d’économies d’énergie
Fonctionnement 24h/24, 365 jours par an
Flux tendu, arrêts programmés exceptionnels
Débit nominal par CTA : 125000 m³/hDébit unitaire : de 75000 à 120000 m³/h
TEMIC Semiconductors, Nantes
CENTRALES DE TRAITEMENT D’AIR (CTA)
Résultats d’exploitation de 3 CTA
Débit utile : 255000 m³/h
Energie consommée sans VEV : 230 kWhEnergie consommée avec VEV : 103 kWh
Gain énergétique : 127 kWh/an , retour sur investissement : 13 mois
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Exemples d’économies d’énergie
Thomson Multimédia, Allemagne
CENTRALES DE TRAITEMENT D’AIR
Préparation de l’air destiné aux chambres stériles à l’aide de 7
ventilateurs de 37 kW
Energie économisée : 500 kWh/an49k€/an
Retour sur investissement : 16 mois
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Exemples d’économies d’énergie
Infrabel (SNCB), SchaerbeekPONTS ROULANTS POUR ATELIER SNCB
Energie économisée : 80 kWh pour 2 minutes de
descente
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Exemples d’économies d’énergie
Démonstration
MAQUETTE DE POMPAGE
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Calcul d’économie d’énergie� Logiciel ECO 8 :
� démonstration des économies d’énergie� gratuit� disponible à l’adresse www.altivar.be
� Estimation en fonction des caractéristiques du moteur et du cycle de fonctionnement
� Fiche résultat : � bilan consommation avec et sans variateur� économie réalisée� temps de retour sur investissement
Démonstration
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Eco8Données
Milieu industriel, variateur de 55 kW 400 V pour ventilateurFonctionnement 20h/jour (365jrs/an)Prix brut variateur : 5240 €Prix kWh : 0,10 €
Résultats
Economie anuelle : 5473 € / anAmortissement : 12 mois
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PRIME POUR TOUS LES TRAVAUX D'INSTALLATION D'UN VARIATEUR DE FREQUENCE SUR LES COMPRESSEURS, LES SYSTEMES DE VENTILATION ET LES POMPES
La prime s'élève à 100 € par kW de puissance nominale du moteur,plafonnée à 50 % de la facture , maximum 5.000 € par unité techniqued'exploitation.
Fonds énergie 2005-2007
� Prime 11 : Processus industriel – Fonds Energie – Personnes morales –Variateurs de fréquence
Les incitants financiers
Plus d’infos : www.energie.wallonie.be
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Les incitants financiers
� Déduction fiscale - Catégorie 9 Procédé industriels de production
Sont pris en considération :
Déduction fiscale de 13,5% du montant de l’investissement
Déduction fiscale
PRIME POUR TOUS LES TRAVAUX D'INSTALLATION D'UN VARIATEUR DE FREQUENCE SUR LES COMPRESSEURS, LES SYSTEMES DE VENTILATION ET
LES POMPES
Plus d’infos : www.energypooling.be
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Liens utiles
� www.schneider-electric.be : site général Schneider-Electric
� www.telemecanique.com : site général Schneider-Electric
� www.altivar.be : site dédié aux variateurs de vitesse Télémécanique
� www.energypooling.be : service d’aide à l’économie d’énergie pour PME et PMI wallonnes
� www.energie.wallonie.be : département énergie de la Région Wallonne