gefran AFE200 Inverter Mode d'emploi

FRA
SOLUTIONS A REGENERATION POUR ASCENSEURS
REV. C
GUIDE AU CHOIX ET AU DIMENSIONNEMENT
LA REGENERATION DANS LE DOMAINE DES ASCENSEURS
Les moteurs CA utilisés dans les ascenseurs à traction traditionnels se comportent comme des générateurs d’énergie chaque fois qu’ils sont « entraînés »
par la charge. Cette situation se produit lorsque la cabine chargée descend ou
lorsque la cabine vide monte aux étages supérieurs, deux situations communes
pour les ascenseurs.
La transformation de l’énergie peut se faire à l’aide de systèmes passifs, avec
des résistances de freinage qui transforment l’énergie électrique en chaleur,
en la dissipant sans plus aucune possibilité de réutilisation, ou bien à travers
des systèmes à régénération, qui transforment l’énergie électrique en énergie
propre, avec une teneur en harmoniques très faible et un cosphi unitaire.
Dans ces conditions, le système mécanique développe une énergie potentielle
que le moteur transforme en énergie électrique.
L’énergie “régénérée” peut être réutilisée par d’autres équipements branché sur
le secteur, en contribuant ainsi aux économies d’énergie et à l’amélioration du
bilan énergétique de l’immeuble.
L’énergie produite par le moteur, si elle n’est pas convenablement transformée,
peut provoquer des surtensions au niveau des systèmes de commande (généralement, des variateurs).
Puissance électrique
Consommation
Génération
Cabine à pleine charge
Cabine à pleine charge
Cabine à charge réduite
Cabine à charge réduite
SOLUTIONS EXTERNES OU INTÉGRÉES
Les solutions à régénération peuvent être réalisées en utilisant un module
d’alimentation externe Active Front End (AFE), associé à la série ADL300, ou bien
être intégrées grâce à la série AVRy, où le module de régénération et le variateur
sont incorporés dans le même appareil.
Les avantages de la solution integrée (AVRy)
●
Dimensions réduites
●
Dimensionnement optimisé de l’ensemble variateur + unité de régénération
●
Unité de régénération partagée pour systèmes Duplex, Triplex, Quadruplex…
●
Possibilité d’installation du type add-on sur le variateur existant
●
Commande pour moteurs synchrones et asynchrones avec une vaste plage de puissances
●
Disponibilité de certifications spécifiques (ex. UL).
Les avantages de la solution exterieure (AFE200)
2
SOLUTION A REGENERATION
LES AVANTAGES DE LA REGENERATION
CONSOMMATION D’ENERGIE REDUITE
Ligne 3-ph
L’unité régénérative transforme l’énergie électrique produite par le moteur en
énergie “propre”, c’est-à-dire exempte d’harmoniques (THD <4%), réutilisable par
tous les équipements électriques présents à l’intérieur du bâtiment.
Régénération
secteur
Unité
régénérative
Alimentation CA
Régénération
Moteur
Moteur CA
DES LOCAUX TECHNIQUES OPTIMISES
L’utilisation de solutions à régénération permet d’éviter l’installation de résistances de freinage, encombrantes et souvent très lourdes en cas de puissances
élevées, qui demandent donc des locaux spacieux et dont la mise en œuvre peut
s’avérer complexe.
La consommation d’énergie pour le maintien d’une température optimale est
un autre facteur important. En effet, la chaleur produite par la dissipation
entraîne une forte augmentation de la température dans le local technique, d’où
une diminution des performances et une moindre longévité des composants
électriques.
Cette température doit être gérée à travers des systèmes de ventilation, qui
augmentent la consommation d’énergie.
DC BUS
De nombreux éléments contribuent à l’amélioration de la classe énergétique des
bâtiments. Parmi ceux-ci, il y a la consommation d’énergie due aux équipements
électriques..
ADL300
AFE200
DES BATIMENTS PLUS PERFORMANTS
Cette consommation est en grande partie imputable aux installations de climatisation, aux systèmes de pompage et aux ascenseurs. Là où les profils d’exploitation le justifient, il est possible de faire appel à des solutions à régénération,
afin de réduire considérablement les besoins en kWh.
Dans certains pays, la solution à régénération permet de bénéficier de fortes
déductions fiscales.
Transformateur
de distribution
Eclairage
LIGHT
Système
PUMPINGde
pompage
SYSTEMS
HVAC
HVAC
Réseau
d'alimentation 3ph
ADL300
ADL300
ADL300
ADL300
AFE200
AFE200
ADL300
REGENERATION AVEC MODULE EXTERNE AFE200
U V W
U V W
SYSTEMES SIMPLEX
SYSTEMES MULTIPLES
L’unité de régénération doit être choisie en
prenant en compte le courant nominal du
moteur et la surcharge requise.
Dans ces solutions, le dimensionnement tient compte du fait que l’unité de régénération
doit alimenter toutes les unités d’entraînement qui commandent les moteurs. Le choix de
l’unité de régénération doit permettre d’éviter les surdimensionnements et, en fonction des
différentes surcharges, d’optimiser le dimensionnement de l’ensemble du système
Il est possible de réaliser des solutions à régénération avec des modules externes de la
série AFE200 de Gefran pour les systèmes
simplex (constitués d’une seule cabine).
Il est possible de réaliser des solutions à régénération avec des modules externes de la série
AFE200 de Gefran pour les systèmes multiples, constitués de plusieurs cabines (systèmes
duplex, triplex, quadruplex).
DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DE L’UNITE DE REGENERATION AFE200
Kit
Pré-charge
Braking Resistor
C
6
Idc
L1
L2
EMI
Filter
LCL
Filter
5
4
DIMENSIONNEMENT DES SYSTEMES
SIMPLEX
AFE200
Vdc
ADL300
M
2
1
L3
D
3
Fig.1 : Schéma général d’un système de régénération Simplex
pDC
C
pAC
IDC
VAC
L1
L2
L1
VDC
V
L2
L3
L3
AFE200
D
1. Le moteur. Le choix du moteur est strictement
lié aux paramètres de l’installation (charge utile,
vitesse, accélération, poids de la cabine et hauteur).
Le courant nominal Im et le facteur de puissance
cosφm dictent le choix des autres composants du
système de régénération.
ADL300
Fig.2 : Alimentateur à régénération AFE200
4
• VAC
• IM
• cos M
Le choix de l’unité de régénération doit être dicté
par deux critères principaux : faire en sorte que
l’alimentation à bus régénératif AFE200 de Gefran soit
en mesure de fournir la valeur de courant nécessaire,
y compris dans des conditions de surcharge, et éviter
tout surdimensionnement inutile. Dimensionner une
solution dotée d’une unité de régénération externe signifie dimensionner différentes parties du système. Le
schéma général d’un système de régénération Simplex
peut être résumé en six éléments (Fig.1) :
2. L’entraînement ADL300 est dimensionné de
manière à produire le courant nominal demandé par le
moteur. Sa taille doit donc être choisie de façon à ce
que le courant nominal de sortie de l’entraînement soit
supérieur ou, à la limite, égal au courant nominal du
moteur. (Id ≥ Im). L’entraînement sera caractérisé par
une efficacité intrinsèque ηd. La solution à régénération ne requiert pas de résistance de freinage. En
revanche, les résistances de freinage doivent être
SOLUTION A REGENERATION
présentes s’il est prévu que le système puisse fonctionner en excluant l’alimentation à bus régénératif
(par exemple, en cas de panne), c’est-à-dire en mode
non régénératif.
3. L’alimentation à bus régénératif AFE200
doit être capable d’alimenter l’entraînement en
lui permettant de fournir au moteur aussi bien le
courant nominal que le courant de surcharge. En
considérant un circuit électrique équivalent (voir
Fig.2), la puissance d’entrée vers l’entraînement Pdc
doit correspondre à la puissance de sortie Pac, qui
est transmise au moteur en cas de défaillance de
l’entraînement.
Le courant Idc que l’AFE200 devra transmettre sera
lié aux paramètres du moteur.
IDC =
Drive OVLD
3 * VAC
* IM * cosM *
AFE200 OVLD
VDC * D
Choix de l’unité de régénération
L’AFE200 soit être choisi de manière à ce que le
courant nominal de sortie de l’alimentation à bus
régénératif In (DC) en service intensif corresponde
au Idc calculé :
IN DC (Heavy Duty) = IDC
Exemple :
Choix du filtre EMI
A l’instar du filtre LCL, le filtre EMI doit être dimensionné de manière à tolérer la valeur de courant
nominal d’entrée
In (AC ) de l’AFE200 en service intensif.
Alimentation 400VAC, si le calcul donne Idc = 166A

●
●
AFE200-4450-KXX-4 (code S9AF02) :
In (dc) = 85A (NON OK)
AFE200-5900-KXX-4 (code S9AF03) :
In (dc) = 171A (OK)
6. Le kit de pré-charge : Cette fonction consiste à
charger les condensateurs présents sur le DC-bus,
en évitant les dommages dus aux surintensités.
Choix du kit de pré-charge
4. Le filtre LCL : Cette fonction consiste à minimiser les ondulations de courant aux fréquences
élevées, susceptibles d’entraîner la surchauffe des
équipements électroniques branchés sur le secteur
(voir Fig. 3).
où :
Choix du filtre LCL
Vac = Tension secteur
Im = Courant nominal du moteur
cosφm = Facteur de puissance du moteur
ηd = Rendement de l’entraînement ADL300 = 0,97
Vdc = Tension vers la connexion CC.
Le choix du filtre LCL est strictement lié à la taille
de l’unité AFE200 sélectionnée. Le filtre doit être
dimensionné de manière à tolérer la valeur de courant nominal d’entrée In (AC) de l’AFE200 en service
intensif.
 Si Vac = 400V  Vdc = 650V
 Si Vac = 460V  Vdc = 750V
 En règle générale, la Vdc est calculée sous
forme de Vac multipliée par le coefficient
1,625.
5. Le filtre EMI : Cette fonction consiste à réduire
les émissions menées vers le réseau d’alimentation.
Le kit de pré-charge doit être dimensionné en
fonction de l’énergie accumulée dans la rangée de
condensateurs de l’entraînement.
Pour le choix du filtre LCL, du filtre EMI et du kit de
pré-charge, se reporter au «Tableau de sélection
rapide» suivant.
OVLD entraînement = surcharge de l’entraînemen
ADL300 tailles 1 – 2 – 3 = 2,0
ADL300 tailles 4 – 5 = 1,8
AFE200 OVLD = surcharge de l’AFE200 (= 1,5).
Fig.3 : Forme d’onde avec filtre LCL
TABLEAU DE SELECTION RAPIDE
EMI Filter
Kit de pré-charge
PRE-CHARGE KIT-AFE-11-4
(code S728286)
PRE-CHARGE KIT-AFE-22/45-4
(code S72828)
PRE-CHARGE KIT-AFE-90/132-4
(code S728281)
EMI FN3120H-480V-25A EMI FN3120-480-50
(code S7GHE)
(code S7DGV)
EMI FN3120-480-80
(code S73EE)
EMI FN3120-480-230
(code S74EE)
EMI FN3359-480-320
(code S7GOH)
EMI FN3359-480-400
(code S7GHY)
AFE200-2110-KXX-4
(code S9AF29)
EMI FN3359-480-600
(code S7GHW)
Filtre LCL
LCL-Kit-AFE-4-11-HD
(code S7LC22)
AFE200-3220-KXX-4
(code S9AF01)
LCL-Kit-AFE-4-22-HD
(code S7LC09)
AFE200-4450-KXX-4
(code S9AF02)
LCL-Kit-AFE-4-45-HD
(code S7LC01)
AFE200-5900-KXX-4
(code S9AF03)
AFE200-61320-KXX-4
(code S9AF04)
LCL-Kit-AFE-4-90-HD
(code S7LC02)
LCL-Kit-AFE-4-132-HD
(code S7LC03)
AFE200-71600-KXX-4
(code S9AF05)
LCL-Kit-AFE-4-132-LD/160-HD
(code S7LC04)
AFE200-72000-KXX-4
(code S9AF06)
PRE-CHARGE KIT-AFE-160/710-4
(code S728282)
Exemple :
Si les calculs de dimensionnement indiquent l’AFE200-5900-KXX-4 (code S9AF03), il faudra utiliser les composants suivants :
●
Kit de pré-charge : PRE-CHARGE KIT-AFE-90/132-4 (code S728281),
●
Filtre LCL : LCL-Kit-AFE-4-90-HD (code S7LC02),
●
Filtre EMI : EMI FN3120-480-230 (code S74EE).
LCL-Kit-AFE-4-160-LD/200-HD
(code S7LC05)
LCL-Kit-AFE-4-250-HD
AFE200-72500-KXX-4
(code S7LC06)
(code S9AF07)
AFE200-73150-KXX-4 LCL-Kit-AFE-4-250-LD/315-HD
(code S7LC07)
(code S9AF08)
AFE200-73550-KXX-4 LCL-Kit-AFE-4-315-LD/355-HD
(code S7LC08)
(code S9AF09)
DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DE L’UNITE DE REGENERATION AFE200
DIMENSIONNEMENT DES SYSTEMES MULTIPLES
Un système multiple se compose de plusieurs
moteurs et entraînements, avec généralement
une seule alimentation à bus régénératif (voir
Fig.4).
Braking Resistor
M1
ADL300
Le choix des moteurs, des entraînements, des
filtres et du kit de pré-charge doit se faire en
prenant l’exemple des systèmes avec une cabine.
Pre-Charge
Kit
L’alimentation à bus régénératif peut être dimensionné en raisonnant en termes de courant et en
faisant référence au circuit électrique équivalent
(voir Fig.5).
6
L1
L2
EMI
Filter
LCL
Filter
5
4
AFE200
M2
ADL300
L3
L’alimentation à bus régénératif devra alimenter
un système constitué de plusieurs cabines. Il
devra donc être en mesure de fournir la valeur de
courant correcte pour commander l’ensemble du
système multiple, dans les conditions nominales
comme en cas de surcharge.
3
ADL300
M3
2
1
D
C
Fig.4 : Schéma général d’un système de régénération multiple
pDC
C
IDC1
C
IDC2
C
IDC3
VAC
L1
VDC
V
L2
VDC
VDC
L3
D
ADL300
R
• VAC
• IM1
• cos M1
ADL300
D
pAC2
2L
pAC1
S
T
R
• VAC
• IM2
• cos M2
ADL300
pAC3
S
T
R
2L
D
2L
AFE200
S
T
• VAC
• IM3
• cos M3
Fig.5 : Circuit électrique équivalent
La valeur Idc, qui dicte le choix de l’AFE200, est calculée comme suit (exemple avec trois cabines) :
●
Calcul de Idc (situation défavorable)
Il s’agit là de la situation la plus défavorable car l’AFE200 est dimensionné pour alimenter les trois moteurs même en présence d’une surcharge maximale simultanée.
●
Calcul de Idc (situation commune)
IDC =
3 * VAC
Drive OVLD
Drive OVLD
* (IM1 * cosM1 + IM2 * cosM2 *
+ IM3 * cosM3 *
)
VDC * D
AFE200 OVLD
AFE200 OVLD
Dans ce cas, deux ascenseurs seulement (le deuxième et le troisième) sont censés fonctionner en même temps dans des conditions de surcharge maximale.
Pour le choix de la méthode de calcul, prendre en compte le profil d’exploitation de l’installation.
Choix de l’unité de régénération
L’AFE200 soit être choisi de manière à ce que le courant nominal de sortie de l’alimentation à bus régénératif In (DC) en service intensif corresponde au Idc calculé :
IN DC (Heavy Duty) = IDC
6
SOLUTION A REGENERATION
Exemple :
A partir de la tension d’alimentation, du courant
nominal des moteurs et de leurs facteurs de puissance, il est possible de dimensionner le système
avec l’unité de régénération illustrée dans la Fig. 6.
L’alimentation à bus régénératif AFE200 sélectionné est le suivant :
(d’après le tableau de sélection rapide)
D’après le calcul du courant :
●
IDC = 130A
Le filtre LCL sélectionné est :
Avec Idc = 130 A
●
Les entraînements ADL300 sélectionnés sont
les suivants :
●
●
●
Filtres et kit de pré-charge
ADL300 (M1): ADL300 18,5 kW
ADL300 (M2): ADL300 18,5 kW
ADL300 (M3): ADL300 22 kW
●
●
AFE200-4450-KXX-4 (code S9AF02) :
In (dc) = 85A (NON OK)
●
AFE200-5900-KXX-4 (code S9AF03) :
In (dc) = 171A (OK)
LCL-Kit-AFE-4-90-HD (code S7LC02)
Le filtre EMI sélectionné est :
●
EMI FN3120 - 480 - 230 (code S74EE)
Le kit de pré-charge sélectionné est :
●
PRE-CHARGE KIT-AFE-90/132-4 (code S728281).
Braking Resistor
ADL300
M1
• VAC = 400V
• IM = 37A
• cos M = 0.76
ADL300
M2
• VAC = 400V
• IM = 37A
• cos M = 0.76
ADL300
M3
• VAC = 400V
• IM = 43A
• cos M = 0.77
2
1
Pre-Charge
Kit
6
L1
L2
EMI
Filter
LCL
Filter
5
4
AFE200
L3
3
C
D
Fig.6 : Système avec unité de régénération
TABLEAU DE SELECTION RAPIDE
EMI Filter
Kit de pré-charge
PRE-CHARGE KIT-AFE-11-4
(code S728286)
PRE-CHARGE KIT-AFE-22/45-4
(code S72828)
PRE-CHARGE KIT-AFE-90/132-4
(code S728281)
EMI FN3120H-480V-25A EMI FN3120-480-50
(code S7GHE)
(code S7DGV)
EMI FN3120-480-80
(code S73EE)
EMI FN3120-480-230
(code S74EE)
EMI FN3359-480-320
(code S7GOH)
EMI FN3359-480-400
(code S7GHY)
AFE200-2110-KXX-4
(code S9AF29)
EMI FN3359-480-600
(code S7GHW)
Filtre LCL
LCL-Kit-AFE-4-11-HD
(code S7LC22)
AFE200-3220-KXX-4
(code S9AF01)
LCL-Kit-AFE-4-22-HD
(code S7LC09)
AFE200-4450-KXX-4
(code S9AF02)
LCL-Kit-AFE-4-45-HD
(code S7LC01)
AFE200-5900-KXX-4
(code S9AF03)
AFE200-61320-KXX-4
(code S9AF04)
LCL-Kit-AFE-4-90-HD
(code S7LC02)
LCL-Kit-AFE-4-132-HD
(code S7LC03)
AFE200-71600-KXX-4
(code S9AF05)
LCL-Kit-AFE-4-132-LD/160-HD
(code S7LC04)
AFE200-72000-KXX-4
(code S9AF06)
PRE-CHARGE KIT-AFE-160/710-4
(code S728282)
Exemple :
Si les calculs de dimensionnement indiquent l’AFE200-5900-KXX-4 (code S9AF03), il faudra utiliser les composants suivants :
●
Kit de pré-charge : PRE-CHARGE KIT-AFE-90/132-4 (code S728281),
●
Filtre LCL : LCL-Kit-AFE-4-90-HD (code S7LC02),
●
Filtre EMI : EMI FN3120-480-230 (code S74EE).
LCL-Kit-AFE-4-160-LD/200-HD
(code S7LC05)
LCL-Kit-AFE-4-250-HD
AFE200-72500-KXX-4
(code S7LC06)
(code S9AF07)
AFE200-73150-KXX-4 LCL-Kit-AFE-4-250-LD/315-HD
(code S7LC07)
(code S9AF08)
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(code S7LC08)
(code S9AF09)
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