Schneider Electric ATV71 Regen units [ FR]
Altivar 71
Unités de freinage sur réseau
Guide d’exploitation
VW3 A7 201 ... 241
11/2010
1757360
www.schneider-electric.com
Sommaire
Avant de commencer __________________________________________________________________________________________ 4
Les étapes de la mise en œuvre _________________________________________________________________________________ 5
Vérification de l’installation ______________________________________________________________________________________ 6
Recommandations ___________________________________________________________________________________________ 13
Caractéristiques _____________________________________________________________________________________________ 14
Dimensionnement____________________________________________________________________________________________ 15
Encombrements _____________________________________________________________________________________________ 19
Montage et conditions de température ____________________________________________________________________________ 21
Recommandations pour l’installation électrique _____________________________________________________________________ 22
Schémas de raccordement, fusibles et câbles associés ______________________________________________________________ 23
Fonctionnement sur un régime de neutre IT (neutre isolé ou mis à la terre par une impédance) _______________________________ 28
Compatibilité électromagnétique et câblages_______________________________________________________________________ 29
Essais de mise en service _____________________________________________________________________________________ 33
Configuration _______________________________________________________________________________________________ 34
Dépannage _________________________________________________________________________________________________ 36
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Avant de commencer
Lire et observer ces instructions avant de commencer toute procédure avec cette
unité de freinage.
DANGER
TENSION DANGEREUSE
• Lisez et comprenez ce guide d’exploitation dans son intégralité avant d’installer et de
faire fonctionner l’unité de freinage. L’installation, le réglage, les réparations doivent
être effectués par du personnel qualifié.
• L’utilisateur est responsable de la conformité avec toutes les normes électriques
internationales et nationales en vigueur concernant la mise à la terre de protection de
tous les appareils.
• De nombreuses pièces de cet appareil, y compris les cartes de circuit imprimé
fonctionnent à la tension du réseau. NE LES TOUCHEZ PAS.
N’utilisez que des outils dotés d’une isolation électrique.
• Ne touchez pas les composants non blindés ou les vis des borniers si l’appareil est
sous tension.
• Ne court-circuitez pas les bornes PA/+ et PC/- ou les condensateurs du bus DC.
• Installez et fermez tous les couvercles avant de mettre le variateur sous tension.
• Avant tout entretien ou réparation sur l’unité de freinage
- coupez l’alimentation, puissance et contrôle.
- placez une étiquette "NE METTEZ PAS SOUS TENSION" sur le disjoncteur ou le
sectionneur en tête de l’installation.
- Verrouillez le disjoncteur ou le sectionneur en position ouverte.
• Avant d’intervenir dans l’appareil, coupez son alimentation y compris l’alimentation de
contrôle 230 V. Attendre l’extinction du voyant de charge du variateur. Suivez ensuite
la procédure de mesure de tension du bus DC décrite dans le guide d’installation du
variateur pour vérifier si la tension continue est inférieure à 45 V. Le voyant du
variateur de vitesse n’est pas un indicateur précis de l’absence de tension du bus DC.
L’électrisation entraînera la mort ou des blessures graves.
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Les étapes de la mise en œuvre
Les étapes 1 à 4
sont à faire hors
tension
b 1 Réceptionnez l’unité de freinage (voir page 13)
v Assurez-vous que la référence inscrite sur l’étiquette est
conforme au bon de commande
v Ouvrez l’emballage et vérifiez que l’unité de freinage n’a pas été
endommagée pendant le transport
b 2 Vérifiez la tension réseau (voir page 14)
v Vérifiez que la tension réseau est compatible avec la
plage d’alimentation de l’unité de freinage
b 3 Montez l’unité de freinage (voir page 21)
v Fixez l’unité de freinage en respectant les
préconisations de ce document
v Montez les options internes et externes éventuelles
b 4 Câblez l’unité de freinage (voir page 23)
v Raccordez l’unité de freinage au réseau
triphasé (L1,L2,L3)
v Raccordez l’unité de freinage au bus DC du
variateur
v
Raccordez le câble de contrôle
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Vérification de l’installation
L
max
CUΔGL()
2
⋅
i
ˆ
2
-------------------------------
=
I
max
CU
GL
2
Δ⋅
i
ˆ
2
L'⋅
--------------------------
L
ZKD
L'
-------------
–=
Longueur du bus DC
L'inductance maximale du bus DC qui relie la sortie PA/+, PC/- du variateur à l'unité de freinage ne doit pas dépasser un niveau fixé, car
cette inductance entraîne une différence de potentiel supplémentaire sur le bus DC quand les IGBT sont ouverts. Pour éviter une surcharge
aux composants de l'unité de freinage, cette différence de potentiel ne doit pas dépasser 100V. A partir de cela et d'autres caractéristiques
de l'unité de freinage (valeur des condensateurs du bus DC et valeur absolue du courant de grille) l'inductance maximale peut être calculée.
Cette inductance doit être toujours supérieure ou égale à la somme de l'inductance du bus DC du convertisseur de fréquence et de
l'inductance des câbles de connexion du bus DC. L'inductance du bus DC du convertisseur de fréquence doit toujours être prise en
considération. Les câbles généralement utilisés pour l'alimentation ont une inductance par unité de longueur de l'ordre de 0.6µH/m.
La longueur maximale des conducteurs l
max se calcule en fonction des éléments suivants :
• Valeurs des capacités d'entrées C
• Front maximal de la tension continue autorisée en fonctionnement générateur du moteur (ΔU
• Niveau maximal du courant alternatif de l'appareil î (=2*Ieff)
• Inductance par unité de longueur L'
• Inductance de la bobine Lzkd du bus DC
L’équation ci-dessous permet de calculer l
max :
GL=100V)
Capacité typique de la connexion DC à l’intérieur de l’unité de freinage
Unité de
freinage
VW3 A7 ...
Exemple :
C = 200 μF,
Pour des câbles de bus DC plus longs, des capacités supplémentaires doivent être installées (Veuillez prendre contact avec votre
représentant local)
ΔU
= 100 V, i = 271 A, a = 80 mm, r = 8,5 mm, μ0=1,257.10-6H/m
GL
Puissance
7 - 45kW 100 μF
70 - 135kW 200 μF
160 - 200kW 420 μF
Capacité
DC
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Vérification de l’installation
M
M
VW3A7...
R
0,4kV
100kVA
20kW
20kW
G
ATV71
Fonctionnement sur un générateur
L'utilisation d'une unité de freinage, avec un réseau isolé (par exemple : un groupe électrogène à moteur diesel) est possible, mais il y a
des règles restrictives de limite de puissance.
Avec un réseau dont l'architecture est similaire à celle du réseau représenté à la figure ci-dessus, il y a 2 restrictions supplémentaires :
• La puissance du moteur connecté à l'onduleur doit être inférieure à la moitié de la puissance nominale du générateur.
• La puissance totale des deux autres charges doit être supérieure au double de la puissance renvoyée sur le réseau.
Si ces conditions ne sont pas vérifiées, alors un changement de fonctionnement moteur en générateur pourrait entraîner une surcharge
brutale. Cette surcharge est trop forte pour le régulateur de tension du générateur. Le régulateur réagit par un dépassement ce qui conduit
à une surtension avec le réseau isolé.
ATTENTION
RISQUES DE PERTURBATIONS
Les surtensions peuvent causer de sérieux dommages au convertisseur de fréquence
et/ou à l'unité de freinage et aux autres charges.
Le non-respect de cette précaution peut entraîner des dommages matériels.
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Vérification de l’installation
M
M
R
Tr
10kV
0,4kV
100kVA
60kW
20kW
20kW
ATV71
VW3A7...
Fonctionnement sur un transformateur
Si seules quelques charges fonctionnent sur une section de réseau, alors le transformateur connecté doit être capable de transporter la
puissance générée non utilisée de cette section vers le prochain niveau de tension sans dépasser le front de tension admis dans la section
de réseau. Ainsi, la puissance nominale du transformateur doit-elle être une fois et demie supérieure à la puissance générée hors de la
section, pour que les composantes harmoniques et réactives du courant puissent être transmises. Dans la section de réseau représentée
sur la figure ci-après, ces conditions sont vérifiées même si les autres charges sont déconnectées.
Si la puissance générée est de l'ordre de la puissance nominale du transformateur, alors la tension de court circuit du transformateur doit
être assez faible (6% au maximum) pour limiter l'augmentation de la tension dans cette section.
Le fonctionnement de l'unité de freinage utilisée avec un transformateur dimensionné (par exemple dans le cas d'un moteur à induction à
bague collectrice) est autorisé uniquement si la valeur du rapport de la puissance générée à la puissance nominale est très inférieure à 1.
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Vérification de l’installation
ATV71
Interdit
Position de l’inductance de commutation
Si le convertisseur de fréquence est connecté à une inductance de commutation externe, alors l'unité de freinage doit être connectée au
réseau (figure ci-après). Si l'unité de freinage est connectée en aval de l’inductance de commutation, alors l'inductance de celle-ci empêche
l'unité de freinage de se synchroniser sur le réseau et génère des surtensions, ce qui peut entraîner des dommages sur les éléments de
l'unité de freinage.
ATTENTION
RISQUES DE PERTURBATIONS
Les surtensions peuvent causer de sérieux dommages au convertisseur de fréquence
et/ou à l'unité de freinage et aux autres charges.
Le non-respect de cette précaution peut entraîner des dommages matériels.
VW3A7...
M
Même avertissement concernant la présence, également non-admissible, d’autres inductances de commutation en amont de l’unité de
freinage.
60kW
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Vérification de l’installation
M
ATV71
Δ
U
Δ
U
UU
Δ
U
U
Δ
U
I
Réseau
d'alimentation
VW3A7...
Résistances de ligne et résistances de contact
Les valeurs des courants capacitifs des câbles dépendent du matériau conducteur. Cela intervient pour le dimensionnement. En raison de
leurs grandes résistivités, des conducteurs en aluminium doivent avoir une plus grande section que des conducteurs en cuivre.
Quel que soit le matériau conducteur utilisé, les résistances de contact des connexions doivent avoir une faible impédance et le nombre
de connexions doit être réduit au strict minimum.
Trop de connexions ou des résistances de contact trop grandes peuvent entraîner des surtensions durant la génération de puissance.
A partir d'un réseau stable par exemple d'une tension nominale de 400 V avec un courant de retour de 80 A, à une connexion de résistance
de contact de 100 mΩ, il apparaît une baisse de tension de 8 V (une connexion correcte a une résistance de contact d'environ 1 mΩ).
Pendant la génération s’il y a 7 points de connexion au réseau, cela entraîne une tension totale de 456 V.
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Vérification de l’installation
M
60kW
ATV71
Réseau d'alimentation
M
VW3A7...
Interdit
Correct
Connexion d'autres charges
La connexion d'autres charges (par exemple armoire de ventilation ou de climatisation) en parallèle sur le convertisseur de fréquence et
l’unité de freinage avec un disjoncteur commun n'est pas autorisé (voir figure ci-après). Si cela est quand même réalisé, alors en cas de
déclenchement du disjoncteur, la connexion au réseau sera absente (perte de puissance et des éléments de synchronisation pour les
unités de freinage). Les IGBT transfèrent alors la tension continue directement aux autres charges. Le signal de tension du réseau quasirectangulaire qui en résulte envoie un courant à travers les charges, dont la forme et le niveau dépendent de leur impédance. Si la
consommation de puissance des charges est trop faible, alors la tension continue et la tension de sortie de l'unité de freinage augmente
pendant la génération. Cette surtension peut endommager tous les composants connectés.
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ATTENTION
RISQUES DE PERTURBATIONS
Les surtensions peuvent causer de sérieux dommages au convertisseur de fréquence
et/ou à l'unité de freinage et aux autres charges.
Le non-respect de cette précaution peut entraîner des dommages matériels.
Vérification de l’installation
M
ATV71
Réseau d'alimentation
M
ATV71
M
ATV71
VW3A7...
Connexion d'autres charges (suite)
60kW
Les risques de surtension existent aussi pour une structure telle que celle représentée ci-dessus. Même dans ce cas, il est
nécessaire de placer un disjoncteur dans chaque circuit de retour de courant.
Circuit de compensation sans inductance
Les circuits de compensation sont utilisés au centre du réseau électrique d'une entreprise. Les perturbations et les dommages sur ces
circuits ont des conséquences sur le réseau et peuvent entraîner un arrêt du processus de production.
Bien qu'ils ne soient plus fabriqués à l'heure actuelle, beaucoup de circuits de compensation sans inductance sont utilisés. Les problèmes
résultant de l'utilisation de tels équipements de compensation sans inductance sont divers :
• résonance directe,
• montée en résonance,
• transitoire de commutation,
• affaiblissement des oscillations centrales.
Le fait qu'une entreprise renvoie de l’énergie sur le réseau n'est pas la seule raison de création d'un phénomène de résonance. C’est la
puissance des batteries de compensation de cos ϕ du transformateur moyenne tension qui est l’élément décisif. Plus cette puissance est
forte, plus le risque de résonance est grand. Le second facteur important est la charge harmonique du réseau moyenne tension.
Cette charge harmonique est transmise via le transformateur et a des effets sur le niveau basse tension. Le plus souvent les limites sont
dépassées par le 5ème harmonique.
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