Forums Remontées Mécaniques: Récupération de chaleur sur les moteurs - Forums Remontées Mécaniques

Aller au contenu

Page 1 sur 1
  • Vous ne pouvez pas commencer un sujet
  • Vous ne pouvez pas répondre à ce sujet

Récupération de chaleur sur les moteurs

#1 L'utilisateur est hors-ligne   bfc 

  • TK de la Boule de Gomme
  • Groupe : Membres
  • Messages : 1
  • Inscrit(e) : 03-septembre 12

Posté 03 septembre 2012 - 08:42

bonjour à tous,
d'après vos informations très précieuses sur les remontées mécaniques que j'ai pu lire, j'ai noté que les moteurs d'entraînement des remontées mécaniques faisaient de 300 à 900 kW. Est il envisageable de récupérer l'énergie de refroidissement pour chauffer des espaces adjacents?Est il possible d'avoir des moteurs à refroidissement par eau glycolée ? connaissaient vous les débit d'air associés au refroidissement par air? connaisssez vous une installation similaire?
0

#2 L'utilisateur est hors-ligne   carew76 

  • TCD8 du Lys
  • Groupe : Membres
  • Messages : 662
  • Inscrit(e) : 22-février 08

Posté 03 septembre 2012 - 19:59

je vois pas ce que tu peut chauffer avec les pertes joules des moteurs, a l'eau glycolée tu peut la récupérer mais aux moyen d'une pompe qui consomme de l'énergie elle aussi.
la ou je bosse on refroidie les thyristors d'un moteur de 3 MW via deux pompe d'eau glycolée et un réfrigérant a air (échangeur liquide/gaz).
ca serais compliquer l'instalation que de vouloir récupérer ces pertes joules... c'est rentable sur des alternateurs de centrales ou les pertes joule représentent 1 ou 2 MW qui réchauffent l'eau qui servira a produire la vapeur.

en conclusion, oui c'est possible mais pas dans les remontés mécaniques... (même en remplacement d'un convecteur dans le local de service)
0

#3 L'utilisateur est hors-ligne   elvis.torx 

  • TK de Chariande
  • Groupe : Membres
  • Messages : 20
  • Inscrit(e) : 08-juillet 11

Posté 03 septembre 2012 - 20:49

Perso, j'ai déja vu des installations ou l'air chaud du local ou se trouve le variateur (particulièrement avec des variateurs pour moteur asynchrone) est récupérer pour être soufflé dans le local adjacent.....
0

#4 L'utilisateur est hors-ligne   Geofrider 

  • 3S Peak 2 Peak
  • Voir la galerie
  • Groupe : Membres
  • Messages : 8 260
  • Inscrit(e) : 01-août 05

Posté 03 septembre 2012 - 20:49

Autre exemple (hors moteur) il y'a des stations qui chauffent un local par exemple en récupérant la chaleur dégagée par les serveurs skidata et autres :)
Vive la neige et la montagne
0

#5 L'utilisateur est hors-ligne   Greg° 

  • DMC du Pontillas
  • Groupe : Membres
  • Messages : 1 002
  • Inscrit(e) : 07-février 05

Posté 12 septembre 2012 - 18:23

Je n'ai jamais vu dans les remontées mécaniques la récupération de chaleur du moteur principal pour un local, par contre prendre le flux des variateurs de fréquence dits propres (AFE...) oui c'est déjà vu une fois mais encore faut-il penser à réguler cette source de chaleur ;)
0

#6 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

  • TPH Vanoise Express
  • Voir la galerie
  • Groupe : Membres
  • Messages : 3 357
  • Inscrit(e) : 23-décembre 06

Posté 14 septembre 2012 - 20:15

Voir le messageGreg°, le 12 septembre 2012 - 18:23 , dit :

Je n'ai jamais vu dans les remontées mécaniques la récupération de chaleur du moteur principal pour un local, par contre prendre le flux des variateurs de fréquence dits propres (AFE...) oui c'est déjà vu une fois mais encore faut-il penser à réguler cette source de chaleur ;)

Tu parles des variateurs de fréquence avec Active Frontend (AFE)? En effect, ceux-ci ont un flux d'air de refroidissement dont le cos phi est unitaire. :) :) :)

Plaisanterie à part, le flux d'air de refroidissement des variateurs de fréquence et des variateurs courant continu n'est pas pollué par l'appareil et peut donc être utliisé pour chauffer le local directement ou être guidé bers un autre local ou directement vers l'air libre.
Les pertes des variateurs sont assez faibles (quelques % avec les filtres, la ventilation forcée etc., ne pas négliger les pertes des fusibles de protection ultrarapides de semiconducteurs).

Le flux d'air de refroidissement sortant des moteurs courant continu de grande puissance est lui chargé de poussière de graphite en raison de l'usure des charbons, ces moteurs étant, du moins dans les RM, refroidis par de l'air transitant par l'entrefer (espace annulaire entre le rotor et le stator), en plus il y a l'odeur, du gras et sûrement un peu d'ozone. Donc en pratique cet air n'est guère utilisable pour chauffer autre chose que local où ce trouve le moteur (parfois on guide là aussi l'air vicié directement vers l'extérieur).

Les moteurs asynchrones de RM sont le plus souvent de construction fermée normalisée ou transnormalisée, dans le cas de RM avec variateur de fréqence, l'air de refroidissement est soufflé en surface le long des ailette de refroidissement extérieures du bâti par un ventilateur séparé car une hélice montée sur l'axe ne permettrait pas un débit d'air de refroidissement suffisant dans les plages de vitesses de rotation lentes. L'air circulant en surface du moteur il n'est pas contaminé.

Pour en revenir aux variateurs avec AFE (Active Frontend), leur particularité réside dans le système de redressement à IGBT en lieu et place des redresseurs à thyristors ou diodes. L'étage d'entrée (redresseur alimentant le circuit intermédiaire en courant continu lors de l'exploitation dans des quadrants entraînants) est alors similaire à l'étage de puissance de sortie (onduleur de sortie générant un courant de fréquence variable à partir du circuit intermédaire en courant continu).
En mode régénératif (quadrant dans lesquels la charge est entraînante (freinage électrique)), les rôles sont inversés.
Les avantages principaux des AFE sont les taux d'harmoniques bas ("pollue" peu le réseau électrique) ainsi que la possibilité de régulation du cos phi (valeur consigne cos phi = 1 possible). D'ailleurs il est possible de corriger le cos phi même lorsque le moteur est à l'arrêt (et même déconnecté du variateur). Cela dit, les variateurs sans AFE ne nécessitent pas non plus de batteries de compensation car le facteur de puissance est proche de 1, par contre les saloperies reinjectées au réseau sont plus importantes à puissance égale (on pourrait continuer avec la comparaison avec les variateurs en configuration alimentés en hexaphasé ou dodécaphasé pour réduire les harmoniques mais ceux-ci sont devenus rares depuis l'avènement des redresseurs actifs à IGBT).
Autre avantage, les grands variateurs de fréquence avec AFE (appelés ISU chez ABB, AFE est le terme Siemens plus générique) sont de conception modulaire et exploitent le cas échéant des modules de puissance en parallèle identiques pour l'entrée et la sortie, ce qui facilite la gestion des pièces de rechange (et selon la configuration, on paramétrise parfois les équipements de façon à ce qu'en cas de défaillance d'un module de puissance le moteur continue à être alimenté mais ne peut alors être exploité qu'à puissance réduite).

Il existe peu de fabricants de grands variateurs haut de gamme dans le monde (principalement ABB, Siemens et Vacon).

Des refroidissements à eau, je n'en ai jamais vu dans les RM (sauf pour les moteurs Diesel :) ). C'est courant dans la marine et certains domaines industriels, aussi bien pour les moteurs que pour les variateurs mais généralement que pour les grandes puissances et là où les circuits de refroidissement sont de toute façon déjà disponibles. L'électronique de très grande puissance (plusieurs MW) est souvent refroidie à l'eau (eau, eau glycolée ,ou eau déionisée si des parties sous tension (même plusieurs kV) sont directement refroidies).

Fin de l'excursion un peu hors-sujet. :)


Pour un exemple de bilan de puissance il faudrait que je pioche dans les docs pour donner des chiffres précis. Dans certains sujets avaient été abordés les aspects énergétiques (faire une recherche sur les moteurs de RM). Le rendement dépend aussi de la puissance, plus les entraînements sont grands plus leurs pertes sont faibles.
Hormis le variateur (y.c. d'éventuelles résistances de freinage si système non régénératif) il y a aussi le transfo MT/BT, les contacteurs, la ventilation forcée, les câbles, l'hydraulique et les autres services auxiliaires, la commande elle-même et, surtout, le réducteur dont les pertes peuvent avoisiner celles de l'ensemble variateur et moteur (en gros, on pourrait entrer dans les détails mais cela dépend de la taille et du type de réducteur).

Techniquement on peut récupérer de l'air chaud non vicié sans trop de problèmes mais au-delà cela me paraît guère intéressant pour les RM et souvent il n'y a pas grand chose à chauffer à part quelques locaux annexes. Il faut évidemment aussi prendre en considération la configuration des locaux.

Ce message a été modifié par Velro - 14 septembre 2012 - 20:55 .

0

#7 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

  • TPH Vanoise Express
  • Voir la galerie
  • Groupe : Membres
  • Messages : 3 357
  • Inscrit(e) : 23-décembre 06

Posté 16 septembre 2012 - 20:28

J'ai recherché quelques chiffres pour donner une idée des ordres de grandeurs:

Moteur asynchrone 500 kW, 4 paires de pôles (dit à 4 pôles dans le langage courant), standard selon IEC, 400 V, 50 Hz, vitesse de rotation env. 1490 1/mn (1490 tours/minute) à pleine charge: Rendement env. 97% (autoventilé, je n'ai pas les données du moteur sans l'hélice du ventilateur).
Ventilation forcée: Moteur de 3 kW. Le débit d'air n'est pas mentionné mais il représente plusieurs m3/s.

En pratique un moteur de RM n'est pas exploité en continu à sa puissance nominale et le rendement n'est pas celui de son point de fonctionnement à pleine charge mais il reste assez proche (à 75% de charge il ne baisse que de 0.1% par rapport à la charge nominale), par contre la puissance de la ventilation forcée ne dépend pas de la vitesse de rotation ni de la charge du moteur. Pour les RM exploitées en va-et-vient, la commande coupe souvent la ventilation forcée après une temporisation de post-refroidissement, ce pour autant que la fréquence des courses le permette évidemment.

Pour un variateur de fréquence exploité à 500 kW en 400 V, on peut compteur environ 13 kW de dissipation thermique (fusibles de protection des semiconducteurs et filtre réseau inclus) et un flux d'air de refroidissement de près de 3200 m3/h. Le rendement du variateur pris seul est de l'ordre de 98% pour les grandes puissances mais le rendement total de l'ensemble moteur non inclus est légèrement inférieur.

L'hydraulique (freinage et le cas échéant tension du câble) dissipe entre 1.5 et 10 kW environ, cela dépend du type, de la taille de la RM, de même que de la façon dont sont exploitées les pompes.

Le réducteur à un rendement de l'ordre de 85 à un peu plus de 90% selon la taille, le type et la construction. Le refroidissement peut être intégré ou se faire par circulation forcée d'huile avec un échangeur air/huile (radiateur) et ventilateur.

Si on résume l'exemple fictif (mais données réalistes pour un entraînement exploité à 500 kW en sortie de moteur):
- Pertes moteur avec refroidissement forcé: Env. 18 kW
- Pertes variateur de vitesse (variateur de fréquence dans l'exemple): Env. 13 kW
- Pertes du réducteur: Env. 40 à 50 kW.
- Hydraulique de freinage: Env. 1.5 kW.

La puissance de la commande électrique à compteur en sus est faible (quelques centaines de W à env. 1 à 2 kW) et il y a quelques pertes dans les paliers etc. Dans cette discussion on ne tient pas compte des pertes liées aux véhicules, au guidage du câble en stations et sur les ouvrages de ligne.


Pour les entraînements courant continu je n'ai plus les données en tête. Le rendement des variateurs de grande puissance est élevé (env. 99% voire même légèrement au-dessus, débit d'air 1300 m3/h pour 500 kW) mais il faut également tenir compte des selfs. La puissance de la ventilation forcée des moteurs courant continu est plus élevée (env. 150 à 250% selon la taille) que pour des moteurs asynchrones de puissance égale car l'air de refroidissement est soufflé à travers l'entrefer.
Pour un moteur courant continu de 500 kW, la ventilation forcer peut faire dans 4 à 7.5 kW env. (débit d'air env. 1.3 à 3 m3/s).

Je donne ces chiffres comme ordre de grandeur, ils correspondent à des spécifications techniques de matériels existants mais ces données dépendent évidemment des constructeurs et des choix de détail.

Ce message a été modifié par Velro - 16 septembre 2012 - 20:35 .

0

#8 L'utilisateur est hors-ligne   manujour 

  • TSF2 du Glacier des Bossons
  • Voir la galerie
  • Groupe : Membres
  • Messages : 132
  • Inscrit(e) : 09-février 13

Posté 27 février 2013 - 11:47

Velro, ne confondez pas 4 paires de pôles et 4 pôles. Dans le du moteur qui tourne proche des 1500 tr/min c'est 4 pôles qui est juste, et donc c'est 2 paires de pôles. Si ça été 4 paires de pôles le moteur tournerai presque à 750 tr/min.

PS : Je suis étudiant en BTS Électrotechnique.
0

#9 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

  • TPH Vanoise Express
  • Voir la galerie
  • Groupe : Membres
  • Messages : 3 357
  • Inscrit(e) : 23-décembre 06

Posté 27 février 2013 - 22:50

Voir le messagemanujour, le 27 février 2013 - 11:47 , dit :

Velro, ne confondez pas 4 paires de pôles et 4 pôles. Dans le du moteur qui tourne proche des 1500 tr/min c'est 4 pôles qui est juste, et donc c'est 2 paires de pôles. Si ça été 4 paires de pôles le moteur tournerai presque à 750 tr/min.

PS : Je suis étudiant en BTS Électrotechnique.

Mea culpa. Effectivement, j'ai confondu. :)

Pour les moteurs asynchrones, le plus souvent on parle du nombre de pôles (2, 4 etc.), pas du nombre de paires de pôles.
0

#10 L'utilisateur est hors-ligne   Greg° 

  • DMC du Pontillas
  • Groupe : Membres
  • Messages : 1 002
  • Inscrit(e) : 07-février 05

Posté 02 mars 2013 - 20:39

Très intéressant Velro.

Par contre la puissance doit être assez elevée du variateur DC pour chauffer un local.
Avec l'apparition des modules de puissance à IGBT utilisées dans les variateurs de fréquences dit propres (AFE), le débit d'air est nettement plus conséquent à puissance comparable.
Un IGBT créant beaucoup plus de chaleur.
0

#11 L'utilisateur est hors-ligne   Velro 

  • TPH Vanoise Express
  • Voir la galerie
  • Groupe : Membres
  • Messages : 3 357
  • Inscrit(e) : 23-décembre 06

Posté 08 juillet 2013 - 23:37

A puissance de moteur égale, le rendement d'un variateur à thyristors (selfs non incluses) est supérieur à celui d'un variateur de fréquence, de mémoire. De l'ordre de grandeur de 99% pour le DC contre 98% pour l'AC mais il faut faire un calcul complet tenant compte de l'investissement, de la maintenance, du coût énergétique, des perturbations réseau, etc.
Actuellement les installations modernes sont équipées de variateurs de fréquence avec alimentation à IGBT simplement parce que la maintenance du moteur est réduite au strict minimum et l'équipement est aussi plus fiable en cas de réseau instable (en DC le freinage électrique régénératif n'apprécie pas les anomalies réseau et encore moins les coupures réseau). Comme effet secondaire positif on peut encore compenser un peu le cos phi.

A part pour réchauffer quelques locaux faisant partie du bâtiment dans lequel se trouve l'entraînement principal je ne vois guère de moyen de valoriser la chaleur récupérée. Et même si on parvenait à récupérer 4 à 5% de la puissance en service continu si on part d'un exemple de 300 kW cela ne représente finalement qu'une quinzaine de kW.


Voir le messagecarew76, le 03 septembre 2012 - 19:59 , dit :

je vois pas ce que tu peut chauffer avec les pertes joules des moteurs, a l'eau glycolée tu peut la récupérer mais aux moyen d'une pompe qui consomme de l'énergie elle aussi.
la ou je bosse on refroidie les thyristors d'un moteur de 3 MW via deux pompe d'eau glycolée et un réfrigérant a air (échangeur liquide/gaz).
ca serais compliquer l'instalation que de vouloir récupérer ces pertes joules... c'est rentable sur des alternateurs de centrales ou les pertes joule représentent 1 ou 2 MW qui réchauffent l'eau qui servira a produire la vapeur.

en conclusion, oui c'est possible mais pas dans les remontés mécaniques... (même en remplacement d'un convecteur dans le local de service)

C'est 3 MW en basse tension? Si oui, on a affaire à des courants déjà assez conséquents.

Pour les alternateurs de centrales électriques je n'ai pas très bien compris comment les pertes thermiques sont récupérées pour produire la vapeur (à ne pas confondre avec le cycle combiné qui est une autre histoire).
Pour rappel, les petits alternateurs sont généralement refroidis à l'air, au-delà à l'eau voir à l'eau et à l'air, les grands à l'eau (avec parfois circulation d'eau également dans le rotor) ou, pour les alternateurs rapides entraînés par des turbines à vapeur, également à l'hydrogène gazeux (ça peut surprendre mais c'est une technologie qui existe depuis les années 60 au moins).
0

Page 1 sur 1
  • Vous ne pouvez pas commencer un sujet
  • Vous ne pouvez pas répondre à ce sujet

1 utilisateur(s) en train de lire ce sujet
0 membre(s), 1 invité(s), 0 utilisateur(s) anonyme(s)