Murrelektronik dans la gestion de la résistance de la boucle. | Murrelektronik

décembre 1, 2020

Murrelektronik dans la gestion de la résistance de la boucle.

Le long chemin vers le système d'alimentation électrique intelligent. La surveillance sélective des canaux est due à un phénomène qui n'est apparu qu'avec l'introduction sur le marché des alimentations électriques à commande électronique. Cette histoire décrit ce phénomène et comment Murrelektronik l'a résolu.

Qu'est-ce qu'un "moniteur de canaux" ! Et puis aussi en rapport avec le terme "sélectif" ? Des images de gigantesques navires océaniques se forment rapidement sur leur chemin à travers le canal de Kiel, ce qui leur évite de faire un détour de 250 miles par la mer du Nord, le Skagerrak et le Kattegat. Et comme le pilote préfère vérifier l'état de ses messages sur son smartphone plutôt que de faire son travail, il ne surveille le passage du canal que de manière sélective !

Si les disjoncteurs ne fonctionnent pas

Bien que ce soit une belle interprétation de la "surveillance sélective des canaux", elle est tout simplement erronée. Les experts qui ont passé des heures à dépanner une machine le savent. C'est particulièrement coûteux dans les systèmes complexes où les alimentations électriques commutées régulent électroniquement la tension et le courant à la sortie.

Il est possible qu'en cas de court-circuit ou de surcharge, les fusibles secondaires réagissent plus lentement que le bloc d'alimentation et que cette sélectivité ne soit donc pas applicable. Cela conduit à des situations critiques, telles que des chutes de tension, et dans le pire des cas, même à des incendies de câbles. Mais comment est-il possible que ces dispositifs de protection en aval ne réagissent pas ? Cela nécessite un retour en arrière de près de 30 ans.

Un argument convaincant : une protection élevée contre les courts-circuits

C'est au début des années 1990 qu'un changement dans l'industrie de la construction de machines et d'installations était sur le point de se produire : le passage des transformateurs aux alimentations électroniques. Au début, seul un petit groupe de personnes osait profiter des nouveaux appareils. Une tension continue régulée de 24 V et une protection contre les courts-circuits selon une courbe caractéristique fixe définie semblaient évidemment trop belles pour être vraies pour les utilisateurs potentiels !

Cependant, l'essor des alimentations à régulation électronique était désormais inéluctable, car de plus en plus d'équipementiers voulaient profiter de leurs avantages. Avant tout, la protection élevée contre les courts-circuits était un argument convaincant. Si un court-circuit passait inaperçu dans les transformateurs d'alimentation utilisés jusqu'alors, il réchauffait l'installation suivante et pouvait même y mettre le feu. En revanche, avec les blocs d'alimentation à régulation électronique, les utilisateurs achètent une technologie moderne et en même temps une plus grande sécurité de fonctionnement.

La recherche de courts-circuits en dehors de l'armoire de commande

Mais qu'en est-il des courts-circuits à l'extérieur de l'armoire électrique ? Les disjoncteurs miniatures côté sortie, souvent combinés en pratique avec un contact de signalisation allant vers le système de commande, ont détecté de manière fiable les surcharges et les courts-circuits sur le terrain. Alors pourquoi cette forme de protection, qui a fait ses preuves depuis des décennies, ne devrait-elle pas être retenue ? Ce qui était bon et juste pour un transformateur d'alimentation, selon de nombreux utilisateurs, devait l'être encore plus pour une alimentation à régulation électronique ! Cette fausse supposition a poussé de nombreux électriciens à désespérer de pouvoir résoudre les problèmes dans les années à venir. Par exemple, si la raison de cette panne était un câble nu dans une chaîne de traînage, le simple fait d'isoler la panne pouvait prendre de nombreuses heures, voire plusieurs jours.

La résistance de boucle comme un mal

Mais comment se fait-il que les alimentations à découpage, avec leurs avantages, ne soient pas capables de déclencher de manière fiable des disjoncteurs miniatures ? Cette question a non seulement poussé les fabricants de blocs d'alimentation à régulation électronique à s'armer, mais a également poussé les fournisseurs de solutions d'automatisation à expérimenter.

Aujourd'hui, il n'est plus possible de déterminer qui a pu prétendre à l'exclamation "eurêka" à la fin. Cependant, ce n'est pas si important non plus. Le résultat d'innombrables tests et calculs est beaucoup plus intéressant - d'autant plus que ceux-ci ont révélé une raison banale au phénomène de non-déclenchement des disjoncteurs miniatures : la résistance de boucle ! Les blocs d'alimentation à régulation électronique, tant appréciés par le marché, n'ont tout simplement pas pu fournir le courant nécessaire au déclenchement pendant au moins 100 ms pour cette raison.

Regardez la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=ay3kW69iPxo

Le calcul de la résistance de la boucle

Donc, la résistance en boucle ! Pour comprendre pourquoi cette technologie de pointe est problématique, il est nécessaire de faire un détour par les bases de la mécanique et de l'ingénierie des installations. Jusqu'à il y a 30 ans, il était en effet courant d'utiliser des disjoncteurs miniatures de type C pour protéger les installations sur le terrain. Ce que cela signifie en combinaison avec une alimentation à découpage est expliqué par un exemple dans lequel une machine automatique avec un courant nominal de 6 A est utilisée. Selon la formule 14 x Inenn, cela nécessite un courant de déclenchement de 14 x 6 A, ce qui correspond à 84 A. Cependant, pour qu'une alimentation de 24 V puisse fournir ces 84 A, sa résistance ne doit pas dépasser 286 mΩ.

Un exemple pratique montre que cette valeur de résistance n'est pas réaliste : la résistance de boucle d'un câble de capteur de 5 m de long avec une section de fil de 0,34 mm2 est calculée. Sa résistance est calculée à partir de la formule R = ρ x l / A, où l est multiplié par deux en raison des lignes de départ et de retour.

Si l'on utilise maintenant les valeurs individuelles en tenant compte de la résistivité ρ du cuivre (0,0178 Ω x mm2/m), le résultat est déjà une résistance de 520 mΩ. Avec les résistances supplémentaires de la ligne de distribution et des brins ainsi que les résistances internes des disjoncteurs miniatures et des bornes, la résistance totale s'élève à plus de 1,3 Ω.

Appliquée à la formule U = R x I, cela signifie qu'un flux de courant maximum de 18,18 A est possible dans une alimentation électrique de 24 V à régulation électronique. Toutefois, cela n'est pas suffisant pour déclencher un disjoncteur de type C avec un courant nominal de 6 A. Comme décrit, il faudrait au moins 84 A.

Explications sur le fonctionnement des disjoncteurs miniatures et des résistances de protection.

Regardez la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=7j3DgdKPTmY

La grande entrée du système d'alimentation électrique intelligent MICO

La constatation que les blocs d'alimentation à découpage ne pouvaient pas fournir le courant de déclenchement nécessaire aux disjoncteurs miniatures a eu des conséquences curieuses. Certains fabricants de machines et d'installations ont soudainement construit leurs applications avec quatre alimentations au lieu d'une seule, juste pour réduire au minimum les conséquences des surcharges et des courts-circuits.

Il existe encore aujourd'hui des applications sur le marché dans lesquelles deux blocs d'alimentation à découpage alimentent les composants électroniques et le contrôleur dans l'armoire de commande, et deux autres alimentent les actionneurs et les capteurs sur le terrain. Toutefois, cette approche est coûteuse car elle nécessite trois alimentations supplémentaires à commande électronique.

En plus des coûts d'achat supplémentaires, celles-ci nécessitent également un espace supplémentaire dans l'armoire de commande et ne résolvent pas le problème. Il serait alors plus logique de former des unités plus petites avec les consommateurs afin que la moitié de la machine ne se retrouve pas hors tension en cas de panne.

Éteindre le plus tôt possible, mais le plus tard possible

Murrelektronik a été confrontée pour la première fois à ces problèmes en 2003 et a réagi rapidement. Après seulement un an de développement, le fabricant d'Oppenweiler, en Allemagne, a présenté au SPS le système d'alimentation électrique intelligent MICO (Murrelektronik Intelligent Current Operator) pour les applications 24 VDC - et le marché a réagi avec enthousiasme.

Avec leur solution, les bricoleurs souabes avaient réussi à concevoir le comportement d'extinction des canaux surveillés de telle sorte qu'ils s'éteignent aussi tôt que nécessaire en cas de court-circuit et de surcharge, mais seulement aussi tard que possible. Les modules, dont la plage de courant peut être fixée, étaient donc particulièrement adaptés aux applications dans lesquelles de nombreux capteurs et actionneurs ayant des exigences similaires devaient être protégés.

Système d'alimentation électrique allégé

Mais la surveillance sélective des canaux n'était qu'un argument en faveur du MICO. Avec une largeur de 72 mm, l'appareil était déjà plus mince de 36 mm que les quatre disjoncteurs miniatures avec un contact de signal chacun utilisés auparavant - et l'expérience a montré que cette approche de fusible en combinaison avec une alimentation contrôlée électroniquement ne fonctionnait pas du tout ! Les 108 mm du profilé chapeau utilisés jusqu'alors étaient donc de toute façon une perte de temps.

En outre, il a fallu beaucoup de temps pour installer quatre disjoncteurs miniatures avec les contacts de signal correspondants. C'est pourquoi les développeurs de Murrelektronik ont conçu le MICO avec un seul potentiel commun, à partir duquel on peut accéder aux différents canaux.

Pas besoin d'alimentations électriques surdimensionnées

Comme le Souabe ne se satisfait pas de la première solution optimale, il a doté son système de distribution d'énergie intelligent de caractéristiques adaptées aux besoins de la construction mécanique et des installations dans la toute première version. Ces caractéristiques comprennent, entre autres, un comportement d'allumage en cascade.

Cette méthode permet de répartir les pics d'allumage, ce qui rend inutile l'utilisation d'alimentations électriques surdimensionnées. Au cours de ce processus, les canaux connectés sont mis en ligne avec un délai d'environ 70 ms. Bien que ce processus ne prenne qu'un peu plus de 200 ms pour un appareil à quatre canaux, cela est déjà suffisant pour dimensionner les alimentations cadencées en fonction de la puissance réellement nécessaire. Cela permet de gagner de la place dans l'armoire de commande et de maintenir les coûts d'acquisition à un faible niveau, puisque les pics d'allumage sont proprement compensés.

Le MICO surveille des millions de chemins de courant

Grâce à ses caractéristiques intelligentes, MICO a gagné la confiance de nombreux fabricants de machines et d'équipements dans le monde entier depuis son introduction sur le marché il y a 16 ans. À la fin de 2019, 8 561 513 trajets de courant surveillés avaient été mis en place, garantissant une grande fiabilité opérationnelle dans une grande variété d'applications dans le monde entier.

En raison de cette énorme demande "Safety made by Murrelektronik", la famille MICO s'est agrandie successivement au fil du temps pour offrir une solution sur mesure pour chaque application. Le marché apprécie cette polyvalence. C'est pourquoi MICO peut être comparée en toute confiance à un pilote qui manoeuvre en toute sécurité des navires océaniques dans le canal de Kiel sans toucher les parois du canal. Et avec cette sécurité derrière vous, vous pouvez également regarder au loin de manière détendue ou même utiliser votre smartphone.

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