Brevet FR2678952A1 — publié le 19930115

La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique. On connait déjà dans l'état de la technique des dispositifs d'alimentation de ce type qui comportent un réseau d'alimentation normal connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur dont la sortie alimente en courant continu au moins un variateur de fréquence d'alimentation d'au moins un moteur d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur entraîné par exemple par un moteur thermique, associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours, pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal. Cependant, ces différents dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients. En effet, les différents composants utilisés dans les circuits électriques de ces dispositifs ont, par construction, un fonctionnement fiable dans un intervalle de tension d'alimentation de plus ou moins 10% par rapport à une tension d'alimentation nominale. Lorsque la tension d'alimentation baisse de plus de 10%, ces baisses de tension peuvent provoquer, en fonction de leur durée, des phénomènes de décrochage qui conduisent à des arrêts d'urgence de l'installation. Ainsi, on a remarqué qu'une durée d'une baisse de tension par exemple de quelques millisecondes, provoquait le décrochage des équipements de puissance à thyristors et qu'une baisse de tension de quelques dizaines de millisecondes provoquait la retombée de relais et de contacteurs d'alimentation de l'installation. La conséquence de ces baisses de tension est donc une mise à l'arrêt de toute installation qui provoque en particulier, pour chaque moteur de l'installation, un arrêt non synchronisé et donc non maîtrisé par des freins mécaniques. Selon les vitesses de déplacement, le réglage et l'état des freins, les différents moteurs ne s'arrêtent pas en même temps et il en résulte au niveau des produits traités, comme par exemple une bande ou un fil d'acier en déplacement, des contraintes non contrôlées qui dans certains cas, provoquent la rupture du produit. Les ruptures par exemple de bandes, sont coûteuses en perte de production et se traduisent dans le cas d'une installation métallurgique de traitement en continu, par des arrêts complets de celle-ci pendant plusieurs jours. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif et un procédé d'alimentation qui soient fiables et qui permettent de maîtriser un arrêt d'urgence de ces moteurs en toute sécurité. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence d'alimentation d'un moteur d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur, associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de stockage d'énergie connectés en parallèle à la sortie de l'onduleur d'alimentation dudit au moins un variateur de fréquence d'alimentation du moteur d'entraînement et un redresseur-onduleur connecté à la sortie de l'inverseur normal-secours et associé à des moyens de stockage d'énergie, pour alimenter les appareils de contrôle et de commande. En outre, les moyens de stockage d'énergie d'alimentation du moteur d'entraînement sont raccordés à la sortie de l'inverseur normal-secours à travers des moyens de charge et de contrôle de la charge de ceux-ci. Par ailleurs, un organe anti-retour tel qu'une diode, est connecté entre la sortie de l'onduleur et les moyens de stockage d'énergie d'alimentation du moteur. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un procédé d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence d'alimentation d'au moins un moteur d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur, associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, on maintient sous tension continue, la sortie du redresseur-onduleur d'alimentation du variateur de fréquence et au moins un onduleur fournissant une énergie d'alimentation aux appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur et fonctionnant en fréquence normale constante. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, qui représente un schéma synoptique d'un dispositif d'alimentation selon l'invention. Ainsi qu'on peut le voir sur cette figure, un dispositif d'alimentation d'une installation électromécanique selon l'invention, comporte un réseau d'alimentation normal désigné par la référence générale 1 sur cette figure. Le dispositif d'alimentation selon l'invention peut être utilisé par exemple pour alimenter une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, comportant un ou plusieurs moteurs d'entraînement de celle-ci. Le réseau d'alimentation normal est connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur 2 de type connu en soi dont la sortie délivre un signal continu sur la ligne désignée par la référence générale 3, cette sortie alimentant au moins un variateur de fréquence, désigné par la référence 4, d'alimentation d'un moteur à vitesse variable en fonction de la fréquence d'alimentation de sortie du variateur et désigné par la référence 5 sur cette figure. Ce moteur est intégré dans l'installation pour faire fonctionner tout ou partie de celle-ci et peut être associé à d'autres moteurs ou machines d'entraînement en général. Le dispositif d'alimentation selon l'invention comporte également un réseau d'alimentation de secours comprenant un alternateur 6 entraîné par exemple par un moteur thermique. Ce réseau d'alimentation de secours est associé au réseau d'alimentation normal 1 à travers un inverseur normal-secours désigné par la référence générale 7 sur cette figure. La sortie 8 de cet inverseur normal-secours est destinée à alimenter les appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du ou de chaque moteur d'entraînement en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, ces appareils fonctionnant en fréquence normale constante. Plus particulièrement, l'alimentation de ces appareils de contrôle et de commande est assurée par l'intermédiaire d'un redresseur-onduleur 9 associé à des moyens de stockage d'énergie 10, constitués par exemple par tout accumulateur de type classique. De plus, la sortie 8 de l'inverseur normalsecours 7 est reliée à des moyens de stockage d'énergie 11, par exemple constitués par des accumulateurs de type classique, à travers des moyens de charge et de contrôle de la charge de ceux-ci, désignés par la référence générale 12. Ces moyens de stockage d'énergie 11 sont connectés en parallèle à la sortie du redresseur-onduleur 2 d'alimentation du variateur de fréquence 4, c'est à dire à la sortie 3 de ce redresseur-onduleur à travers un organe anti-retour 13, contrôlant la circulation de courant entre les moyens de stockage Il et la variateur 4. Cet organe peut être constitué par exemple par une diode. On conçoit donc que le dispositif d'alimentation selon l'invention permet d'assurer un fonctionnement en arrêt d'urgence des différents moteurs de l'installation, lors d'une défaillance du réseau normal d'alimentation dans la mesure où les différents organes de commande et de contrôle liés au mouvement des moteurs, constitués par exemple par des automates programmables, des calculateurs, des circuits de freins ou autres circuits de sécurité, sont alimentés à travers le redresseur-onduleur 9 par les moyens de stockage d'énergie 10, tandis que le ou chaque variateur de fréquence 4 d'alimentation de ce ou de chaque moteur est alimenté en permanence par les moyens de stockage d'énergie 11 à travers la diode anti-retour 13, ces différents moyens de stockage d'énergie étant alimentés en secours par l'alternateur 6. Ces moyens de stockage d'énergie constituent donc des tampons permettant de contrôler le mouvement des moteurs lors de l'arrêt de ceux-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal (1) connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur (2) dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence (4) d'alimentation d'au moins un moteur (5) d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur (6), associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours (7) pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (11) de stockage d'énergie connectés en parallèle à la sortie de l'onduleur (2) d'alimentation dudit au moins un variateur de fréquence d'alimentation du moteur d'entraînement et un redresseur-onduleur (9) connecté à la sortie de l'inverseur normal-secours (7), et associé à des moyens de stockage d'énergie (10), pour alimenter les appareils de contrôle et de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (11) de stockage d'énergie d'alimentation du variateur d'alimentation du moteur d'entraînement sont raccordés à la sortie de l'inverseur normal-secours (7) à travers des moyens (12) de charge et de contrôle de la charge de ceux-ci. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un organe anti-retour (13) est connecté entre la sortie de l'onduleur (2) et les moyens de stockage d'énergie (11), d'alimentation du variateur de fréquence d'alimentation du moteur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe anti-retour comporte une diode (13). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de stockage d'énergie comprennent des accumulateurs. 6. Procédé d'alimentation d'une installation électromécanique et notamment d'une installation de traitement métallurgique en continu d'une bande métallique, du type comportant un réseau d'alimentation normal (1) connecté à l'entrée d'un redresseur-onduleur (2) dont la sortie alimente en courant continu, au moins un variateur de fréquence (4) d'alimentation d'au moins un moteur (5) d'entraînement à vitesse variable de l'installation et un réseau d'alimentation de secours comportant un alternateur (6), associé au réseau d'alimentation normal à travers un inverseur normal-secours (7) pour alimenter des appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur d'entraînement et fonctionnant en fréquence normale constante, en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, caractérisé en ce qu'en cas de défaillance du réseau d'alimentation normal, on maintient sous tension continue, la sortie du redresseur-onduleur (2) d'alimentation du variateur de fréquence et au moins un onduleur (9) fournissant une énergie d'alimentation aux appareils de contrôle et de commande liés au mouvement du moteur et fonctionnant en fréquence normale constante.