Une référence mondiale pour le fabricant d`UPS belge KST

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Photo du dessus: l’installation de rayonnement
synchrotron européenne ESRF (European
Synchrotron Radiation Facility) à Grenoble – un centre de recherche commun qui
est financé et utilisé par 17 pays européens
– dispose de la plus puissante source de rayonnement synchrotron en Europe. Elle comprend
un anneau principal d’une circonférence de
près d’un kilomètre dans lequel des paquets
de particules circulent à une vitesse proche de
celle de la lumière. Photo du dessous: la salle
des branchements. (photos : ESRF et Control
& Automation Magazine)
d’observer des réactions chimiques ou biologiques très brèves.
Toutes sortes de matériaux différents peuvent être étudiés à l’aide des rayons X. Le
choix varié de techniques de rayonnement
synchrotron permet même d’en apprendre
plus. Il s’agit d’informations extrêmement
importantes pour développer de nouveaux
matériaux prévus spécialement dès le départ
pour des tâches spécifiques.
Un anneau de lumière
LA RECHERCHE À L’ESRF DE GRENOBLE
Une référence mondiale
pour le fabricant d’UPS
belge KST
L
’ESRF est un projet de recherche ambitieux qui constitue un véritable défi
technologique, scientifique et humain.
Ce dernier n’a pu se réaliser qu’au travers d’une
coopération internationale. En 1988, douze pays
européens ont uni leurs forces pour la réalisation
du synchrotron à Grenoble. Depuis lors, cinq
autres pays sont venus s’y ajouter et génèrent
ensemble la synergie nécessaire à la recherche
scientifique de haut vol.
Un quart de la recherche au sein de l’ESRF
est directement liée à des applications industrielles. Le rayonnement synchrotron est devenu
un instrument indispensable dans de nombreux
types de recherche. Les installations d’essai de
l’ESRF peuvent simuler des conditions industrielles en ayant recours à des grandeurs telles
que les champs électriques ou magnétiques, les
contraintes mécaniques, les réactions chimiques
ainsi que la température, la pression et l’humidité atmosphérique.
Des rayons X très intenses
La lumière synchrotron produite par l’ESRF
est constituée en majeure partie de rayons
X très “nets”. Autrement dit, le faisceau de
rayons X est très concentré et aussi fin qu’un
cheveu. Tout comme un faisceau laser est
plus intense et concentré que le faisceau
lumineux produit par la lampe d’un vélo,
le faisceau de rayons X produit par un synchrotron est un milliard de fois plus net que
le faisceau d’un appareil de radiographie
d’hôpital. Étant donné l’extrême netteté
du faisceau de rayons X, de tout nouveaux
domaines d’application sont dévoilés, et il
est par exemple possible d’étudier des échantillons de matière microscopique, d’analyser
des solutions extrêmement diluées ou même
Les électrons émis par un canon à électrons
sont d’abord accélérés dans un accélérateur
linéaire (linac) avant d’être transférés dans un
accélérateur circulaire (booster synchrotron)
où ils sont encore accélérés jusqu’à un niveau
d’énergie de 6 milliards d’électrons-volts (6
GeV). Ces électrons rapides sont ensuite
injectés dans un grand anneau de stockage
– 844 mètres de circonférence – où ils circulent pendant des heures à énergie constante
dans un environnement sous vide.
Les paquets du synchrotron émis par les
électrons sont dirigés vers les “lignes de
lumière” installées tout autour de l’anneau de
stockage dans le hall d’expériences. Chaque
ligne de lumière est destinée à être utilisée
avec une technique spécifique ou pour un
type spécifique de recherche.
Chaque ligne de lumière se compose des
éléments suivants :
1/ Une cabine optique dans laquelle sont
installés les systèmes optiques qui servent à “adapter” le faisceau de rayons X
de manière à ce que celui-ci présente les
paramètres nécessaires à l’expérience.
2/ Une cabine expérimentale avec les
appareils auxiliaires et l’environnement
d’échantillonnage pour le matériau
d’essai à étudier. Un ou plusieurs détecteurs enregistrent les données issues des
interactions entre le faisceau de rayons
X et l’échantillon de matière.
3/ Une cabine de contrôle dans laquelle les
chercheurs peuvent diriger leurs prélèvements et collecter leurs données.
Alimentation électrique
stable
Un tel défi technologique requiert toutefois
aussi une alimentation électrique stable. En
CONTROL & AUTOMATION MAGAZINE N° 94 - MAI 2010
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CSV, de mémoires flash SD et de la possibilité d’envoyer des e-mails. Pour la commande
et la visualisation, KST utilise des panneaux
Web qui assurent la navigation vers le serveur
Web des API. L’application peut aussi être
facilement connectée à un réseau local et/ou
Internet à l’aide d’un PC, un PDA ou un téléphone mobile équipé d’un navigateur. Ceci
ne nécessite nullement de pilotes, utilitaires
ou licences spécifiques. L’enregistrement de
données, le plus souvent crucial pour le processus, s’effectue dans des fichiers CSV qui
peuvent être téléchargés via le serveur FTP
ou être envoyés par courrier électronique en
pièce jointe”. Le système UPS, équipé d’un
alternateur et d’un accumulateur d’énergie
cinétique, sont montés ensemble sur un bâti
commun. De l’extérieur, le système ressemble à une simple génératrice électrique, alors
qu’en réalité il s’agit d’une alimentation sans
coupure, aux performances remarquables.
Critères et fonctionnement
Haut : salle de supervision de l’ESRF. À
gauche : armoire de branchement des systèmes
UPS. (photos : Control & Automation Magazine)
effet, une brève chute de tension de plus de
cinq pour cent, ou, a fortiori une micro-coupure, engendre une perte totale du faisceau
et par conséquent du rayonnement, ce qui
nécessite la réinjection de particules dans
l’anneau de stockage. On sait que de telles
perturbations se produisent presque deux
cents fois par an sur le polygone scientifique de la ville. Pour ne plus avoir à subir les
désagréments de ces perturbations, différentes
solutions ont été imaginées. Les responsables
du projet ont opté pour 7 UPS Rotabloc KPS1600D-50-1600 KVA.
Les systèmes UPS appliqués en moyenne
tension sont des alimentations sans coupure
constituées d’une machine tournante sans
bague ni balai de conception originale
dénommée, comportant essentiellement
une machine synchrone basse tension, combinée à un frein asynchrone dont la partie
tournante est un tambour cinétique libre de
toute contrainte. Lors du développement de
ces systèmes, KST a collaboré étroitement
avec Saia-Burgess, le fabricant des API qui
assurent la synchronisation du système, et les
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panneaux Web (IHM) pour la commande et
la visualisation du processus. “Nous avons
choisi ce fournisseur essentiellement pour
– selon nous – la qualité supérieure de ses
produits et sa flexibilité. Ainsi, les API que
nous utilisons sont très puissants et polyvalents, tandis que leur vitesse de traitement est
conforme au niveau élevé exigé. En outre,
l’utilisation des API est très simple, ce qui
facilite le travail de nos ingénieurs-logiciels”, déclare Jonathan Hubert, Technical
Sales Engineer - Power Quality chez KST.
“Une autre raison de la collaboration avec
Saia réside dans le fait que l’entreprise est
spécialisée dans le développement et la commercialisation de systèmes de commande de
machines avec solutions IHM de type Web
flexibles. Les API que nous utilisons sont les
cerveaux des systèmes d’onduleurs (UPS).
L’API centralise et coordonne toutes les
fonctions importantes de l’UPS. C’est pour
ainsi dire le “conducteur” qui permet également l’utilisation de différentes interfaces de
communication.
Les systèmes API PCD utilisés intègrent
toutes les normes technologiques et protocoles courants. Le concept d’AutomationServer
innovant permet à Saia de faire un pas de
plus en avant. L’API dispose d’un serveur
Web et FTP, d’un système de fichiers, d’un
enregistrement chronologique des données
CONTROL & AUTOMATION MAGAZINE N° 94 - MAI 2010
Selon Jean-François Bouteille, Power
Supply Group Head auprès de l’ESRF,
plusieurs raisons ont joué dans l’installation
du système actuel: “Le rendement élevé du
système était un point important. Il s’agit
d’une machine tournante qui est largement
surdimensionnée dont la réactance transitoire
et subtransitoire est très faible (+/- 5 %). Son
fonctionnement en régime normal est similaire à celui d’un compensateur synchrone
en parallèle sur le réseau d’alimentation, la
puissance active totale est entièrement fournie par le réseau d’alimentation. La machine
synchrone ne fournit que le courant réactif
absorbé par les charges. L’UPScomporte
une machine synchrone très largement
dimensionnée dont les pertes à vide ou
en charge ont été fortement réduites. Ces
caractéristiques de fonctionnement et de
dimensionnement confèrent à l’ensemble
du système un rendement très élevé.”
Le système est directement couplé en
parallèle sur le réseau moyenne tension
au travers d’un transformateur élévateur et
d’un self tampon. Jean-François Bouteille :
“Il se comporte en compensateur synchrone
classique. Dans ce type de fonctionnement,
le système : réalise un filtrage des harmoniques de tension provenant du réseau d’alimentation ; atténue de manière drastique la
réjection vers le réseau des harmoniques de
courants générés par les charges non linéaires
présentes sur les utilisateurs ; maintient une
tension constante aux bornes de la charge et
corrige les fluctuations lentes de tension dans
une plage de +/- 10% ; permet de maintenir
une tension nominale lors des creux transitoires de tension importants, sans recourir
à toute autre forme d’action stressante pour
le système. Ces creux de tension importants
résultent de courts-circuits ou de manœuvres
en amont du système et, comme nous l’avons
déjà souligné, ceux-ci sont particulièrement
fréquents sur le site”. <<