UPS ou régulateur de tension ?

Quelle méthode utiliser pour protéger vos appareils électroniques ?

Les problèmes liés à la qualité de l’énergie électrique peuvent entraîner des dysfonctionnements ou une diminution des performances de fonctionnement des ordinateurs et appareils similaires qui traitent des informations et des appareils électroniques sensibles ; Une perte de production et de graves pertes financières peuvent en résulter.

L’un des problèmes de qualité de l’énergie électrique les plus fréquemment observés dans les réseaux électriques et les systèmes de distribution d’énergie des entreprises concerne les chutes de tension à court ou à long terme. Les appareils électroniques sensibles ne peuvent fonctionner sans problème qu’à des valeurs comprises dans une certaine plage de fonctionnement de la tension qui leur est fournie. Par exemple, la tension de fonctionnement nominale d’un appareil étiqueté 220 V ± 10 % est de 220 V, mais le fabricant de l’appareil garantit que cet appareil peut fonctionner sans problème à toutes les valeurs de tension comprises dans la plage de 198 V à 242 V. Des tensions en dehors de ces valeurs peuvent endommager l’appareil auquel elles sont appliquées. Les fabricants indiquent clairement la plage de tension de fonctionnement du produit dans les brochures techniques et les manuels d’utilisation des appareils qu’ils vendent et soulignent que si les utilisateurs utilisent leurs appareils avec des valeurs en dehors de cette plage de tension, le produit ne sera plus sous garantie.

Deux méthodes sont généralement utilisées pour protéger les appareils électriques et électroniques sensibles utilisés dans les lieux de travail commerciaux et industriels contre les chutes de tension de la source à laquelle ils sont connectés : les régulateurs de tension et les UPS (Uninterruptible Power Supplies ; UPS, Uninterruptible Power Supplies). Ces deux méthodes, avec leurs principes de fonctionnement, avantages et inconvénients, seront brièvement expliquées et comparées ci-dessous.

Régulateurs de tension

Ils sont également appelés correcteurs/régulateurs de tension. Des régulateurs monophasés et triphasés de différentes puissances sont utilisés. Ils sont situés entre le réseau et l’appareil dont la tension d’entrée sera régulée. Structurellement, ils sont de deux types : Régulateurs de tension dynamiques et statiques. L’autotransformateur, qui présente généralement une structure toroïdale et dont des balais de charbon balaient les segments de réglage de tension sur sa surface supérieure, est l’élément structurel de base des régulateurs de tension dynamiques. Comme dans le régulateur représenté sur la figure, ce transformateur constitue une partie importante du régulateur. Lorsque la tension du secteur chute, les balais de charbon se déplacent vers la droite, par exemple pour augmenter la tension et ramener la tension de charge à la tension normale ; Lorsque la tension du secteur augmente, ils présentent le comportement inverse. L’inconvénient le plus évident de ce système est que son comportement (réponse électrique) aux changements de tension du réseau reste lent. Pour cette raison, les régulateurs dynamiques peuvent s’avérer insuffisants pour réguler les tensions de soudage qui changent rapidement ; Il n’est pas préférable de les utiliser dans des entreprises où des changements de tension aussi rapides se produisent. Un autre inconvénient est que les balais de charbon mobiles, qui sont en contact permanent avec la surface du transformateur, s’usent en raison du frottement et du besoin naturel d’entretien. L’avantage évident des régulateurs de tension dynamiques est qu’ils sont peu coûteux et relativement faciles à entretenir et à entretenir.

Les régulateurs de tension statiques sont des régulateurs qui contiennent des éléments semi-conducteurs statiques (thyristor, transistor, etc.) dans leur structure. Leurs principes de fonctionnement sont très similaires à ceux des régulateurs dynamiques. Un balai de charbon mobile ou un élément mobile similaire n’est pas utilisé dans les régulateurs de tension statique. L’augmentation ou la diminution de la tension est obtenue en contrôlant le temps de conduction des éléments semi-conducteurs statiques. Comme les balais de charbon mobiles ne sont pas utilisés, le besoin de maintenance de ces systèmes est relativement faible. Leurs inconvénients évidents sont qu’ils possèdent un circuit d’alimentation et de commande complexe et qu’ils nécessitent un personnel de service technique expérimenté pour les réparations en cas de dysfonctionnement. Leur seul avantage est qu’ils peuvent réagir rapidement à des changements rapides de tension et donc effectuer une régulation rapide.

UPS

Les alimentations sans coupure (UPS), communément appelées UPS, sont aujourd’hui l’une des applications les plus utilisées de l’électronique de puissance. Sa fonction de base est d’appliquer de l’énergie électrique de manière ininterrompue aux appareils critiques qui y sont connectés en cas de coupure de courant. Outre cet objectif d’utilisation connu, les UPS isolent la charge coûteuse et sensible qu’ils alimentent de nombreux problèmes de qualité d’énergie qui peuvent survenir dans le réseau, notamment les changements de tension ; Il garantit qu’il est alimenté avec une valeur de tension et de fréquence propre et régulée (220 V phase-neutre, 50 Hz). Tant que la tension secteur reste dans la plage de fonctionnement définie pour la tension d’entrée de l’onduleur, la charge critique continue d’être alimentée par une tension sinusoïdale pure régulée depuis la sortie de l’onduleur. Lorsque la tension d’entrée de l’onduleur est coupée (en cas de panne de courant) ou lorsque la tension de fonctionnement de l’onduleur sort des tolérances, l’onduleur continue de fonctionner via son système de batteries. La durée de fonctionnement assistée par batterie est déterminée par la capacité des batteries utilisées et le courant consommé par les charges connectées à l’onduleur. L’autonomie de la batterie d’un onduleur fonctionnant à pleine charge, c’est-à-dire à pleine capacité, est généralement d’environ 7 à 10 minutes. Cette période augmentera à mesure que le montant de la charge diminuera. Par conséquent, il est recommandé de désactiver les charges inutiles non critiques lors d’une panne de courant.

Les modèles d’onduleurs opérationnels en ligne effectuent une double conversion de puissance. Premièrement, ils convertissent la tension alternative sinusoïdale du réseau sous la forme que les batteries peuvent utiliser, c’est-à-dire la tension continue, avec le circuit électronique de puissance appelé redresseur. Même si cette tension continue convertie maintient les batteries constamment chargées, elle alimente également le circuit électronique de puissance, c’est-à-dire l’onduleur, qui constitue un deuxième étage de conversion de puissance. L’onduleur produit la tension alternative sinusoïdale stable et régulée requise par la charge.

Lequel devrions-nous choisir ?

Certains critères déterminent le choix d’un onduleur ou d’un régulateur de tension : le degré de sensibilité et de critique de l’application et des appareils utilisés, le courant consommé par le ou les appareils à alimenter, le taux et la fréquence de changement de la tension secteur. , etc.

Si l’appareil que vous alimentez est cher, sensible aux changements de tension du secteur, que la mission qu’il accomplit est critique et que les pertes financières et de production qu’il entraînera s’il ne fonctionne pas ou fonctionne de manière indésirable sont importantes, il doit être alimenté par un réseau continu et source de tension alternative sinusoïdale bien régulée. La solution de protection électrique la plus appropriée qui puisse être recommandée dans de telles situations est l’utilisation d’onduleurs en ligne. Les UPS en ligne protègent votre charge critique non seulement contre les problèmes de réseau tels que les chutes ou augmentations de tension, mais également contre d’autres problèmes pouvant survenir dans le réseau (changements de fréquence, harmoniques, transitoires, etc.). Le fonctionnement de l’onduleur n’est pas affecté par des changements trop rapides et trop importants de la tension secteur au cours de la journée.

Malgré ces avantages, les UPS ont une structure complexe, sont coûteux et nécessitent un entretien périodique.

D’un autre côté, les régulateurs de tension offrent une protection adéquate pour les charges non critiques. Les vitesses de correction de tension, c’est-à-dire les vitesses de régulation, sont plus lentes que celles des onduleurs. Les régulateurs de tension ne peuvent réguler correctement que les baisses de tension et les augmentations de tension à évolution lente et appliquer une tension à la charge à sa valeur nominale. Dans d’autres problèmes de réseau liés à la qualité de l’énergie, il ne peut pas isoler ou protéger la charge.

Avant de prendre une décision d’achat pour un UPS ou un régulateur de tension, il est extrêmement important de mesurer la tension intérieure, de surveiller la forme d’onde de tension et de détecter et identifier les distorsions de forme d’onde, le cas échéant. Pour que la forme d’onde de tension non sinusoïdale soit observée dans le panneau de distribution, soit des filtres sélectionnés de manière appropriée doivent être utilisés, soit un UPS en ligne déterminé en fonction de la puissance totale des charges pouvant être affectées par cette tension.

 

Asst. Assoc. Dr. Vehbi BÖLAT, Tunçmatik A.Ş.

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