Thomas, le 16 03 2009, 08:55, dit :
Merci pour ces infos complémentaires très détaillées, comme toujours.
Est ce qu'un simple transformateur est gros consommateur électrique (pertes) ?
Je parle du transformateur MT > BT qui alimente les rm (prenons l'exemple d'une rm avec un moteur électrique de 800kW (utilisé à 70% en régime permanent) qui est alimenté via un transformateur avec une puissance maximale de 1MW...
Si on a un moteur qui nécessite à un instant t 500kW, quelle est la puissance requise en sortie de transformateur ? (donc quelles sont les pertes qui seraient à affecter au variateur et autres intermédiaires...) ?
De rien.
Je tiens à préciser que les chiffres que j'ai donnés ne sont que des exemples. En Suisse il y a une myriade de distributeurs d'énergie électrique dont les tarifs peuvent très fortement varier.
De plus, avec la libéralisation progressive du marché, la tarification devient encore plus compliquée même si le principe de base du paiement de l'énergie et de la puissance de pointe reste (en plus d'éventuels frais périodique fixes et/ou consommation minimale facturée). En fait on peut désormais trouver une deuxième puissance de pointe pour l'acheminement qui peut être elle calculée différement de la pointe de puissance habituelle etc. Je ne me suis pas vraiment penché sur les détails de tarification récemment.
Bien que n'étant pas un spécialiste des transformateurs de distribution MT/BT (moyenne tension/basse tension) je vais malgré tout tenter de fournir quelques éléments de réponse.
Le rendement total d'un transfo de distribution est élevé, excepté évidememnt sous très faible charge ou à vide. Le rendement effectif dépend de la conception du transfo, de la charge, du facteur de puissance, des harmoniques, de la température ambiante etc.
A titre d'exemple, pour un transfo à huile autorefroidi en cuve métallique à ailettes de refroidissement d'une puissance nominale de 1000 [kVA], le rendement se situe entre 99.0 et 99.5 [%] (plage de cos phi de 0.8 à 1 et charge de 50 [%] à 100 [%]).
A noter que le rendement maximal ne correspond pas à la puissance nominale car un transfo de distribution est rarement chargé à 100 [%]. Si souhaité, il est possible de spécifier le point de fonctionnement afin d'optimiser le dimensionnement du transfo en conséquence.
Les puissance standardisées habituelles sont 400, 500, 630, 1000, 1250 et 1600 [kVA] mais on trouve également des transfos de puissances inférieures. Les transfos de 2000, 2500, 3150 et 4000 [kVA] sont rares.
Les transfos de 1250 et 1600 [kVA] sont surtout réservés aux grandes industries. Les transfos supérieurs à 2000 [kVA] sont rares car les courants sont élevés, on général on connecte plus souvent en parallèle des secondaires de transfos de puissance unitaire moindre. En pratique les plus grands disjoncteurs basse tension habituels ont un calibre de 6300 [A], ce qui correspond à un transfo de 4000 [kVA]. Les armoires de distribution avec des jeux de barres 6300 [A] sont assez impressionnantes et plutôt rares.
Pour le dimensionnement d'un transfo de RM il faut tenir compte de nombreux facteurs, soit notamment les caractéristiques de l'entraînement et des autres charges raccordées, les harmoniques et les conditions de filtrage, l'impédance du réeau MT etc.
Il n'y a pas de réponse vraiment simple. Pour une RM en à mouvement continu, l'approche de calcul ne sera pas la même que pour une RM à va-et-vient car dans ce cas on peut éventiellement tenir compte des cycles de surcharge pour un transfo.
En pratique, plusieurs cas de figure peuvent se présenter.
Dans l'idéal on peut dédier un transfo exclusivement pour l'entraînement principal. Si la puissance le justifie, on peut opter pour une tension d'alimentation du variateur de fréquence de 690 [V]. Dans ce cas le transfo sera commandé spécialement et éventuellement pourvu d'un blindage statique car le distributeur d'énergie n'a de toute façon pas de transfo 690 [V]en stock, donc autant l'optimiser pour l'application.
En cas d'alimentation hexaphasée voire dodécaphasée les transfos sont de toute façon très particuliers mais avec les variateurs de fréquence à unité d'alimentation à IGBT il n'est pas vraiment utile de recourir à des réseaux à plus de trois phases excepté éventuellement pour les très grandes puissances (disons plus de 2 à 3 [MW] pour donner un ordre de grndneur très approximatif mais avec de telles puissance on entre également dans le domaine de la variation de fréquence en MT (moyenne tension, c.à.d. au-dessus de 1000 [V])).
Si l'entraînement est alimenté en 400 [V] on peut soit recourir à un transfo standard, ce qui est pratique car le distributeur d'énergie en aura certainement en stock comme pièce de rechange, soit prendre un modèle sur mesure optimisé pour l'entraînement mais on perd l'avantage de l'interchangeabilité.
Le cas le plus défavorable est la configuration où le même transfo alimente à la fois la RM et des abonnés tiers car cela pose toutes sortes de problèmes liés aux perturbations réseau. Tant que l'on pollue sa propre installation sans créer de problèmes en amont du raccordement au distributeur d'énergie on est confronté à un problème essentiellement interne. Par contre si on alimente des chalets privés, un restaurant etc. il y a des normes à respecter, on ne peut donc pas polluer n'importe comment le côté BT (basse tension). Comme les transfos agissent un peu comme des filtres, les saloperies injectées côté BT sont habituellement un peu atténuées et le réseau MT est également moins sensible que le réseau BT.
Pour ce qui est de l'exemple mentionné, il est difficile de s'avancer avec précision car cela dépend de divers facteurs. P.ex. un variateur de fréquence à unité d'alimentation à IGBT nécesitera un dimensionnement moins généreux qu'un variateur avec redresseur à diodes ou à thyristors. Il ne s'agit pas uniquement de puissances mais également de questions liées aux harmoniques, aux filtres etc.
Le rendement d'un moteur asynchrone de RM (en général à 4 pôles, près de 1500 [1/mn]) est élevé, de l'ordre de 96 [%] au point de fonctionnement nominal, ce en fonction de la taille du moteur (sans tenir compte de la ventilation forcée). Avec les grand moteurs on grapille encore 1 [%] pour attendre les 97 [%]. Le rendement ne varie quasiment pas entre 75 et 100 [%] de la charge.
Le rendement d'un variateur de fréquence est assez élevé malgré la double conversion, de l'ordre de 96 [%] de mémoire mais il faudrait que je vérifie. Cela dépend également de détails constructifs, notamment des systèmes de filtrage.
En pratique, on demande généralement au fournisseur de confirmer les données dans un cas d'application précis. On transmet les données mécaniques de la charge à entraîner afin de vérifier le dimensionnement de l'entraînement.
Pour en revenir à l'exemple cité, pour une puissance à l'arbre de 500 [kW], la puissance absorbée côté secondaire du transfo se situera très approximativement aux alentours de 550 [kW], supposé à vitesse nominale, ce qui pour une RM n'est souvent pas le cas car le moteur est dimensionné pour la vitesse d'exploitation maximale, p.ex. 5 [m/s], alors qu'en pratique on tournera généralement moins vite pour une RM à mouvemement continu (les TPH à va-et-vient sont eux souvent exploités à leur vitesse maximale autorisée, p.ex. 10 voire parfois même 12.5 [m/s]).
Je donne ce chiffre sans garantie car il faudrait faire le calcul détaillé. En plus il faut compter de quelques [kW] pour la ventilation forcée et les services auxiliaires (systèmes hydrauliques, ventilations etc.) mais le gros de la consommation correspond bien à l'entraînement principal lorsqu'une RM est en marche.
Aide
miniblin 
et 
Allez : avec ton calcul, il faut plusieurs réacteurs nucléaires de 900MW pour alimenter ta RM. Conclusion? 
