Pour des applications de vidéosurveillance sur IP ou d'autres services nécessitant une continuité des services, les onduleurs électriques jouent un rôle crucial. Les onduleurs, UPS pour Uninterruptible Power Supply ou encore les alimentations sans interruption (ASI) ne se cantonnent pas à assurer un maintien sous tension des équipements y étant raccordés, mais sont de véritables odes à l’ingénierie dont on oublie bien trop souvent l’existence.
La pléthore de marques associée aux innombrables caractéristiques différentes font des onduleurs, des objets souvent achetés au hasard ou par défaut. Destinés bien souvent à rester à prendre la poussière de longues années, les onduleurs ou du moins certains onduleurs restent des produits technologiques dotés de nombreuses innovations dont nous allons nous étendre tout au long de cet article en découvrant les nombreuses technologies qui régissent le cosmos des onduleurs.
Pour illustrer ce dossier à base de cas concret, le géant Taiwanais FSP nous a fourni cet onduleur électrique Champ 1K de technologie « On-Line ». Un onduleur professionnel haut de gamme idéal pour l’industrie, les PME ou habitations dotées de nombreuses fonctionnalités. Un onduleur particulièrement riche en fonctionnalités associé à une supervision complète en local ou à distance relativement complète.
Disponible aux formats « Tour » ou « Rackable » (Champ 1KR) la gamme d’onduleurs « Champ » du fabricant FSP se décline en 5 versions (Champ 1 K - 1000 VA, Champ 2K - 2000 VA, Champ 3 K - 3000 VA, Champ 6K - 6000 VA et Champ 10 K - 10 000 VA). Dans notre cas, nous avons choisi cet onduleur haut de gamme dans le but d’assurer l’alimentation stable et secourue de 3 NAS de vidéosurveillance dotés de 4 disques durs chacun, associé à un Switch 16 ports non POE de marque D-Link.
C’est en 1934 que John Hanley sortit le premier onduleur. Cela peut paraitre absurde et pourtant, le principe de l’onduleur venait d’être bâti. Près d’un siècle plus tard, les onduleurs assurent toujours de nombreuses tâches aux quatre coins du globe dans le domaine des Clouds, BigData, des Datacenters, applications de vidéosurveillance, le domaine du médical, l’industrie et bien évidement le domaine résidentiel compte tenu la recrudescence d’équipements technologiques (NAS, caméras de vidéosurveillance, etc.) présents à domicile.
Lire aussi: Fusil Darne Calibre 12 : Détails Techniques
Sur le marché particulièrement florissant des onduleurs, de nombreux acteurs affirment leur présence. Nous citerons EATON, et sa gamme d’onduleurs variés, APC, Infosec et bien sûr FSP, leader dans les alimentations en environnement bureautique, industriel médical et professionnel. Né en 1993 à Taiwan, FSP pour Fortron Source Power Group s’est bâti une solide réputation grâce à de nombreuses collaborations avec des géants de l’informatique tels, Intel, Antec, Zalman, ou encore Nexus pour la fabrication d’alimentations.
Les onduleurs FSP, toutes gammes confondues, démarrent avec une puissance nominale de 400 VA pouvant grimper jusqu’à 400 KVA ! (Gamme Grand IND dédiée à l’industrie et/ou domaine médical). Pour ce dossier, nous nous sommes équipés de l’onduleur FSP Champ 1 K bénéficiant d’une puissance nominale de 1000 VA soit 900 watts exploitables (facteur de puissance de 0.9 soit 1000 x 0.9 = 900 watts). Celui-ci offre des fonctions complètes de monitoring en local ou à distance associé à la topologie On-Line l’intégrant au rang des onduleurs électriques haut de gamme (niveau le plus élevé).
Idéal pour préserver au maximum le matériel y étant raccordé (surtension, variation de fréquences, orages, foudre, etc.), cette topologie optimise la latence de commutation sur batterie en cas de coupure secteur (délai nul : 0 ms) tout en fournissant un courant de très haute qualité grâce aux processus de conversion/reconversion permanents.
En façade, l’écran rétroéclairé bleu permet d’un coup d’œil de bénéficier des tensions d’entrées et de sorties ainsi que de procéder au By-pass (débrayage de l’onduleur) tout en le maintenant alimenté, sous tension. Cet écran affiche également l’état de notre onduleur tels un défaut, le niveau de charge, l’activation ou non du By-pass et bien plus encore.
Doté d’un design simple, mais relativement moderne très « corporate » cet onduleur bénéficie de dimensions soutenues et trouvera aisément sa place dans une baie de brassage à proximité d’un enregistreur vidéo déployé en environnement professionnel ou résidentiel. La série « Champ » du fabricant FSP permet de couvrir de vastes applications avec une gamme d’onduleurs allant de 1000 VA jusqu’à 10 000 VA (Champ 10 K) en version rackable ou non.
Lire aussi: Calibre 16: Le Fusil Nemrod
Le courant secteur retrouvé dans nos prises n’est malheureusement pas exempt de linéarité avec des fréquences/tensions fluctuantes associé à une distorsion ou autre parasitage fortement présent. Ce courant « brut de forme » subit les affres de la mutualisation associée aux chutes de tension dues à la distance des lignes (amplifié en milieu rural) en passant par le nombre d’abonnés environnants, à la proximité ou non de la partie haute tension ou encore de la fluctuation de la tension électrique causée par des variations de puissance/charge intermittentes (effet Fliker) dû au démarrage d’appareillages de forte puissance.
Le courant délivré par le fournisseur d’énergie possède une certaine tolérance oscillant entre +5 et -10 % soit une tension comprise entre 207 VAC et 242 VAC. Des chiffres sensiblement conformes à la réalité bien que des différences notoires peuvent être observées d’un bâtiment à un autre.
Cette tolérance peu s’apercevoir à l’écran de notre FSP Champ 1 K qui nous indique une tension d’entrée comprise entre 228 et 242 VAC (mesure effectuée sur un laps de 5 minutes à heures variables - Tension également contrôlée avec un multimètre Fluke 179F - Précision 0,09 %). Après régulation, soit en sortie des prises IEC C13 permettant le raccordement de nos périphériques, la tension se stabilise à 230 VAC (contrôlée également avec une précision de 0,09 %) sans aucune oscillation que ce soit sur la partie tension ou fréquence. Cette stabilité nous offre un courant de (très) haute qualité propre aux onduleurs électriques bénéficiant de la technologie « On-Line » tel le FSP Champ 1K, technologie la plus perfectionnée dans le domaine des onduleurs UPS professionnel.
La notion de puissance fait partie des critères principaux dans le choix d’un onduleur électrique. Exprimé en VA - Volt Ampère, celle-ci nécessite un soin tout particulier afin de ne pas bénéficier d’un onduleur « sous-calibré » résultant d’une autonomie moindre voir d’une surcharge des sorties engendrant la mise en défaut de celui-ci après un laps de temps spécifique.
Si l’on se réfère à de « gros » chiffres, nous ne pourrons que souligner l’installation présente à Fairbanks, en Alaska permettant en cas de coupure de courant, l’alimentation complète en énergie de la ville durant 15 minutes. Cette installation, la plus grande à ce jour soulignons-le, bénéficie d’une puissance de 40 mégawatts soit 40.000.000 VA ou par équivalence 44 000 onduleurs UPS FSP Champ 1 K !
Lire aussi: Caractéristiques Browning Calibre 20
En effet la gamme d’onduleurs du marché oscille plus généralement dans une gamme de puissance comprise entre 350 VA et 1500 VA, ce qui se montre suffisant pour des applications traditionnelles. Pour rappel, la puissance nécessaire d’un onduleur se calcule à l’aide d’une formule simplissime : [Watt/0,66] (150/0,66 = 227 VA. Soit pour notre installation composée de 3 NAS dédiés à la vidéosurveillance ainsi que d’un Switch 16 ports, 227 VA en pleine charge.
Dans notre cas, le FSP Champ 1K délivre une puissance de 1000 VA amplement suffisante pour assurer l’autonomie de nos équipements de vidéosurveillance pendant une durée approximative de 40 minutes. Cette information est accessible sur l’écran de notre onduleur, par un décompte du temps une fois l’onduleur exclusivement en alimentation sur batteries. Une belle marge de manœuvre permettant un arrêt automatisé de nos NAS afin de préserver notre matériel. Le choix d’un onduleur de 1000 VA a été également motivé par la possibilité d’extension future.
[Edit Août 2024 : notre onduleur FSP Champ 1K est toujours en service et parfaitement fonctionnel. Allumé H.24 depuis maintenant 6 ans !
L’onduleur FSP Champ 1K bénéficie de la technologie « On-Line » véritable carte du luxe dans le domaine des onduleurs électrique. Une technologie déployée pour des applications nécessitant une qualité accrue de courant (domaine de l’industrie, médical, application de vidéosurveillance, appareil de mesure, PC de Gamers, etc.)… En environnement « On-Line », les périphériques y étant raccordés se trouvent « isolés » du secteur. Seul l’onduleur fournit la tension de sortie.
L’onduleur UPS FSP Champ 1K est ainsi capable de procéder à une régulation « électronique » extrêmement fine du courant par différents cycles de conversion/reconversion reproduisant ainsi une onde sinusoïdale parfaite, cristalline ! Le courant dans un premier temps va se retrouver « écrémé » de tout type de parasitage, surtension ou autres défauts, puis converti en courant continu. Le choix d’un onduleur FSP Champ 1k a pleinement été motivé par l’utilisation de cette technologie offrant des performances intrinsèques d’une qualité sans égal grâce à la création d’un courant indépendamment du réseau de distribution.
Rappelons que peu importe la qualité du courant secteur, grâce à l’onduleur, celui-ci sera toujours « recréé » afin d’être constamment régulier sauf dans en mode « ÉCO » le courant brut ne subit pas de traitement spécifique. Véritable plus-value dans le choix d’un onduleur, cette technologie est capable de nous garantir une tension parfaitement stable et nettoyée de toute forme de parasitage avec un temps de commutation tout bonnement nul (0 milliseconde).
Les « autotests » peuvent être réglés à intervalles réguliers dans l’administration du FSP Champ. La Double conversion se montre toutefois gourmande avec le Hardware et de surcroît, nécessite une électronique embarquée et un refroidissement supérieur. En opposition à la technologie Line-Interactive, le rendement de la double conversion est théoriquement 5 % inférieur à cette dernière. Un chiffre sans conséquence hormis lors d’un déploiement de plusieurs dizaines, centaines d’onduleurs professionnels dans des applications spécifiques où le facteur de coûts est une variable non négligeable.
Pour clore cette partie, il est à souligner que la technologie « On-Line » bénéficie d’une variante nommée « On-Line Delta conversion ». Une variante possédant un rendement supérieur. Cette technologie, particulièrement récente n’est présente que pour une gamme d’onduleurs UPS de forte puissance (5KVA).
Dans la gamme d’onduleurs allant, de 500 à 5000 VA, la technologie Line-Interactive est la plus présente et de surcroit, la plus plébiscitée. Une technologie « intermédiaire » possédant une partie des avantages liés aux onduleurs On-Line » tout en subissant les lacunes des onduleurs dits « Off-Line » à savoir des temps de commutations plus longs associés à un filtrage du courant moins performant. Les onduleurs Line-Interactive restent amplement suffisants pour la plupart des utilisations (protection de systèmes informatiques, de vidéosurveillance, etc.).
A contrario des onduleurs Off-Line, cette technologie réduit particulièrement les temps de commutation tout en optimisant la partie filtrage & régulation de la tension secteur (chose qu’un onduleur Off-Line n’est pas capable de faire). En environnement « Line-Interactive, la tension d’entrée bénéficie d’une régulation associée à un filtrage afin de délivrer une alimentation de qualité aux appareils y étant raccordés.
La technologie « Line-Interactive » est celle qui se rapproche le plus de la technologie « On-Line » avec la fourniture d’un courant de meilleure qualité en partie filtré associé à des temps de commutation relativement courts (en cas de coupure secteur) compris entre 2 et 3 ms selon les fabricants. Les onduleurs Line-Interactive se montrent adaptés à être déployés dans des environnements légèrement perturbé ou sensible. On pense aux milieux ruraux ne possédant pas toujours d’un courant de haute qualité, mais également aux entreprises ou la nécessité d’un courant stable est une priorité compte tenu la nécessité d’une continuité des services constante.
Dans la gamme Line-Interactive de nombreux fabricants se partagent le marché avec une pléthore de produit issue de toute marque. Les onduleurs électriques Off-Line font partie entre guillemets de l’entrée de gamme des onduleurs. Fonctionnant sur le principe de la veille (onduleur en Stand-by) les onduleurs Off-Line sont recommandés pour des activités basiques telle l’alimentation en secours d’un PC de bureautique, l’alimentation d’une caméra ou divers équipements ne nécessitant pas une source de courant au paroxysme de sa qualité a contrario des appareils de mesure, PC de Gamers, etc.
Les équipements y étant raccordés restent normalement alimentés par le réseau classique et seule une coupure secteur viendra « réveiller » l’onduleur le rendant ainsi opérationnel pour assurer la continuité des services. Les temps de commutations en cas de coupure secteur sont d’environ 5 à 10 millisecondes selon les marques. En cas de panne secteur, le commutateur de transfert va basculer automatiquement sur la/les batterie(s) afin d’alimenter le ou les périphériques y étant raccordés. Il s’agit d’un système fiable et éprouvé idéal lors d’un premier achat d’onduleur ou pour des besoins moins exclusifs, moins exigeants.
De nombreux fabricants proposent ce type d’onduleur à leurs gammes. Nous citerons les onduleurs APC, FSP, I...
Indispensable pour protéger les biens et les personnes du risque électrique, le disjoncteur est calibré pour déclencher lorsque l’installation électrique subit une surcharge d’intensité ou un court-circuit. La courbe du disjoncteur fixe le seuil de déclenchement du disjoncteur et varie selon les équipements à alimenter.
La courbe du disjoncteur figure sur l’appareil, renseignée à l’aide de la lettre de sa courbe. Pour exemple, un disjoncteur de courbe D et d’intensité nominale de 25 ampères s’identifiera D25.
Le calibre d'un disjoncteur est toujours déterminé en fonction de la contrainte thermique maximale admissible de la ligne qu'il protège (norme CEI). Je réponds avant d'avoir la question sur le circuit de la VMC qui doit être protégé par un disjoncteur de calibre 2 A car, en France, c'est un des rares cas où la C15-100 impose la protection de l'appareil et non pas celle du câble. Cela avait tendance à provoquer des incendies. Le fait que la VMC soit "oubliée" dans un lieu où elle n'est pas visible et peu accessible fait courir, en plus de l'incendie, le risque qu'elle grille sans qu'on s'en aperçoive, ce qui n'est bon ni pour la salubrité du logement ni pour le confort des occupants.
Ne pas oublier non plus que suivant le calibre de l'interdifférentiel, si on utilise un 40A, il faut faire attention aux calibres des DJ qu'il y a derriere.
Il existe plusieurs méthodes pour assurer la protection des biens et des personnes. Il n’existe pas de mauvaise ou meilleure liaison à la terre. Ce type de liaison est présente sur toutes habitations domestiques en France (cf. NF C 15-100). En autoconsommation par exemple il faudra suivre ce principe. La protection s’effectue à l’aide d’un disjoncteur différentiel. Le neutre du convertisseur doit être raccordé à la terre.
La mise à la terre d’une installation impacte directement la sécurité des personnes. Cette étape cruciale est souvent négligée ou mal réalisée. La mise à la terre des châssis et autres pièces métalliques présentes dans l’installation est destinée à assurer la protection du matériel et des personnes en cas de surtension dû à la foudre. Dans un premier temps, il faut évaluer dans quelle zone à risque vous vous trouvez. Pour se faire, il suffit d’identifier, grâce à des données météorologiques, le nombre d’impact de foudre par an et par km². On appelle ce paramètre densité de foudroîment Ng. Dans tous les cas, le coffret de protection fourni avec votre kit solaire contient un parafoudre. Il convient ensuite d’adapter la section de terre en fonction de l’installation et de la zone à risque.
Le parafoudre sert uniquement à protéger contre les coups de foudres indirects. Lorsque la foudre tombe proche de votre installation, le champ magnétique induit par ce phénomène provoque une augmentation de la tension dans le circuit électrique de votre installation PV.
Il est indispensable d’installer un coffret de protection pour le courant continu (DC) entre les modules photovoltaïques et l’onduleur (sauf pour les micro-onduleurs), ainsi qu’un coffret AC (courant alternatif) après l’onduleur, et une mise à terre des panneaux solaires. Crucial pour la protection de chaque élément de votre installation et pour garantir l’efficacité de votre production, le coffret DC doit être bien dimensionné et respecter les normes et réglementations techniques.
Le coffret DC est situé au point le plus critique, potentiellement dangereux, d’un système de panneaux solaires : le circuit de courant continu. Son dimensionnement est donc crucial pour la protection de votre installation photovoltaïque. Il est indispensable pour la sûreté, la conformité et l’efficacité de vos panneaux solaires. Vous réduisez ainsi les risques d’arc électrique et d’incendie, de surchauffe des composants, de surtension et les problèmes liés à la foudre.
L’onduleur est protégé et la maintenance de l’installation est facilitée, en plus d’être conforme à la réglementation (et obtenir l’attestation de conformité du Consuel). Il est possible de calculer soi-même le dimensionnement du coffret DC photovoltaïque, mais le plus sûr est de faire appel à un professionnel qualifié.
Les câbles des strings des panneaux sont raccordés au coffret DC. Un coffret DC photovoltaïque doit contenir un interrupteur-sectionneur général pour la maintenance. Celui-ci permet de couper le courant continu en amont de l’onduleur pour le mettre hors tension. Il n’éteint pas les panneaux qui continuent de produire de l’électricité tant qu’ils sont soumis aux rayons du soleil. Les protections et disjoncteurs sont essentiels pour garantir la sécurité de l’installation et éviter les surintensités.
Bien choisir le calibre de son disjoncteur est une étape primordiale pour un dimensionnement de votre installation électrique répondant aux normes et garantissant la sécurité des appareils connectés. Chaque circuit électrique est associé à un calibre de disjoncteur donné. Alors quel calibre choisir pour mon installation ?
Un disjoncteur magnéto-thermique sécurise votre installation électrique des courts-circuits et surcharges. Aujourd’hui, toute nouvelle construction ou toute installation neuve de bâtiments existants subissant une rénovation totale ou des extensions doit répondre à la norme NF C 15-100. Cette norme définit les règles d’installation des différents éléments constituant l’installation électrique des logements résidentiels, tertiaires ou industriels pour assurer la sécurité des locaux et des personnes l’occupant.
Choisir le bon disjoncteur nécessite d’identifier les appareils qui seront connectés sur un circuit électrique donné. L’intensité du disjoncteur dépendra alors de la puissance cumulée des équipements qui constitueront l’installation électrique. Par exemple, pour une puissance de 3500 W sur un circuit chauffage électrique exclusivement, le disjoncteur qui sera installé dans le tableau électrique aura un calibre de 16 Ampères.
Le choix du disjoncteur repose ainsi sur la puissance cumulée des appareillages installés sur le circuit. Avec un disjoncteur de 16A, protégez tous vos circuits d’éclairage, volets-roulants, radiateurs électriques jusque 3500W, planchers chauffants jusque 1700W et 8 prises de courant de 16A.
Le disjoncteur modulaire de 20A sécurise plusieurs types de circuits tous reliés par un câble électrique d’une section de 2,5 mm². Le disjoncteur 32A assure la protection de certains éléments du circuit chauffage et cuisson. Sont ainsi concernés les plaques de cuisson ou cuisinières en monophasé, les chauffages électriques de 7250W et les planchers chauffants à accumulation de 4200W max.
Avec un câble d’alimentation de 10mm², le disjoncteur 40A met en sûreté les prises 32A en monophasé et triphasé utilisées pour la recharge de véhicules électriques. Le disjoncteur 50 A sera tout à fait approprié pour préserver des courts-circuits et surcharges électriques, les planchers chauffants consommant jusque 7500W.
Le calibre d’un disjoncteur correspond à l’intensité maximale (en ampères) que le circuit peut supporter sans déclencher le disjoncteur. Il protège ainsi vos installations contre les surcharges et courts-circuits. Il n’existe pas un seul calibre : les disjoncteurs sont disponibles de 2 A à 125 A selon le type de circuit.
Lorsque l’on construit ou rénove son logement, vient le moment de choisir son matériel électrique. Dans la liste des équipements à se procurer, l’indispensable dispositif de protection : le disjoncteur. Vous envisagez d’installer un disjoncteur bipolaire ? Vous vous demandez quel est son rôle et quand l’utiliser ?
Comme tout disjoncteur digne de ce nom, le disjoncteur bipolaire est un élément de contrôle et de protection. Contrairement à un disjoncteur unipolaire, qui contrôle uniquement le courant qui passe sur le conducteur de phase présent sur le disjoncteur en question, le disjoncteur bipolaire contrôle le courant de deux conducteurs en même temps, la phase et le neutre. Ce type de disjoncteur est généralement utilisé dans les hôpitaux par exemple.
Est appelé conducteur de phase le fil conducteur qui amène le courant chez vous. La plus grande force d’un disjoncteur bipolaire est sa capacité à résister à des courants pollués importants, aussi appelés courants de courbe D. Il présente l’avantage de couper les deux conducteurs (phase et neutre) lorsqu’il s’ouvre, offrant une meilleure sécurité et évitant tous risques de câblage erroné.
Ces disjoncteurs occupent la place de deux modules sur le tableau électrique. Il faut savoir qu’il existe un énorme choix sur les protections électriques, avec une large fourchette de prix et différents ampérages. Ne pas négliger la taille de votre disjoncteur. Dans un logement particulier, on ne trouve presque que des disjoncteurs courbe C. Le disjoncteur courbe D permet d’encaisser un surplus d’énergie sur un bref laps de temps. Il est utilisé pour le démarrage de moteurs, notamment asynchrones, qui ont besoin d’un pic d’énergie au démarrage.
tags: #calibre #protection #alimentation #onduleur #définition
Chargement des visites
