REPORTAGE
Cool and Comfort 71 – novembre 2016

Des ventilateurs EC avec correction active du facteur puissance (PFC) pour ventilo-convecteurs

Réduction des harmoniques

Choisir le ventilateur approprié n’est pas une tâche facile pour les producteurs de ventilo-convecteurs. Le ventilateur doit faire le moins de bruit possible, fournir la puissance nominale requise et doit être adapté au boîtier. De plus, le moteur doit répondre aux exigences de l’application, étant donné qu’il a une grande influence sur la consommation d’énergie. Mais d’autres propriétés sont également importantes selon l’application envisagée : le facteur de puissance est une de ces propriétés. La méthode de correction du facteur de puissance (Power Factor Correction – PFC) permet dans le cas de plusieurs ventilateurs EC montés en parallèle d’éviter l’apparition d’harmoniques indésirables, et de répondre aux directives EMC EN 61000-3-2 sans devoir procéder à d’autres adaptations.

Dans les bureaux, les chambres d’hôtel et les espaces publics, les ventilo-convecteurs ne sont généralement pas montés indépendamment l’un de l’autre, mais en groupe et connectés en parallèle. Dans certains cas, la technique utilisée pour assurer l’efficience énergétique du ventilateur peut également avoir une influence sur le réseau électrique. La prise de courant pulsatoire des ventilateurs EC peut générer des harmoniques qui viennent charger le réseau électrique. Si plusieurs ventilateurs EC sont placés en parallèle, il se peut que les limites admises par les directives EN 61000-3-2 soient dépassées, avec des effets négatifs sur les autres appareils du réseau électrique.

Prévenir les mesures onéreuses

Pour résoudre le problème, l’utilisateur peut compenser le courant réactif et mettre en œuvre un filtre central. Mais cela revient très cher et demande un espace supplémentaire d’encastrement, qui est généralement limité. Étant donné que les harmoniques ont un effet sur le réseau électrique interne, il faut également faire attention au câblage. Il se pourrait qu’un nouveau câblage soit nécessaire lors du remplacement de ventilo-convecteurs conventionnels si ceux-ci ne sont pas équipés d’un PFC actif. Cependant dans la pratique il arrive souvent qu’un nouveau câblage soit source de problèmes, ou même qu’il soit impossible à mettre en place, par exemple pour des raisons économiques. Dans ce cas, il faut ajouter un filtre supplémentaire à chaque ventilateur, ce qui constitue une intervention généralement onéreuse. Et après quoi il reste encore la question de savoir si le problème sera vraiment résolu.

Pour résoudre les problèmes des harmoniques indésirables, Ebm-papst Mulfingen a intégré un PFC actif dans l’électronique des ventilateurs centrifuges EC (figure 1). Cet élément transforme la prise de courant pulsatoire des moteurs EC en une prise de courant purement sinusoïdale. De plus, l’onde sinusoïdale est mise en phase avec la tension, ce qui réduit les harmoniques de façon significative. Le courant supplémentaire demandé est limité à un minimum. Il ne faut donc pas utiliser de câbles plus épais. Les figures 2 et 3 montrent comment les mêmes ventilateurs fonctionnent dans des situations identiques avec (figure 3) et sans (figure 2) PFC actif. Les problèmes liés aux harmoniques et aux pertes d’énergie sous forme de courant réactif, sont ainsi relégués au passé. Cela tout en répondant aux directives EN 61000-3-2, sans dispositions supplémentaires.

Figure 1 : Les ventilateurs centrifuges EC sont disponibles en versions simple, double et triple, avec une plage de puissance jusqu’à 250 W et un débit d’air jusqu’à 2.500 m³ par heure.

Figure 2 : Sans la correction active du facteur de puissance (prise de courant irrégulière représentée en rouge) : PFC λ = 0.53. Résultat : le pic perturbe le réseau. La tension est représentée en bleu.

Figure 3 : Avec la correction active du facteur de puissance (sinusoïde en rouge) : PFC actif λ = 0.99. Idéalement, le courant corrigé est de la même forme que la tension du réseau. La tension est représentée en bleu.

Silencieux et économe en énergie

Les ventilateurs centrifuges EC présentent encore d’autres avantages. Les ventilo-convecteurs fonctionnant fréquemment pendant de longues périodes, l’efficience énergétique peut faire une énorme différence. Les moteurs EC consomment jusqu’à 70% moins d’énergie que les moteurs AC traditionnels, et réduisent donc considérablement les frais opérationnels (figure 4). L’efficience étant élevée, il faut évacuer peu d’énergie, ce qui constitue un grand avantage quand l’unité est utilisée pour refroidir. Le faible développement thermique contribue à prolonger la durée de vie des roulements à billes. À l’évidence, à pleine charge, la technologie EC contribue aux économies en énergie et à la réduction des frais ; à noter également qu’à charge partielle, les moteurs EC sont particulièrement efficients et performants. C’est justement à faible vitesse que les économies d’énergie sont les plus éloquentes.

Les ventilateurs centrifuges EC sont disponibles en configurations simple, double et triple, capables de débits d’air jusqu’à 2.500 m³/h. La plage de puissance s’élève à 250 W. Toutes les versions ont été développées avec le souci de rendre le fonctionnement silencieux. Toutes les versions sont compactes et prêtes à l’emploi. Le ventilateur se monte sur une bride, il suffit de le connecter. Son boîtier entièrement synthétique, confère au ventilateur des qualités de légèreté, de durabilité et d’atténuation des bruits. Qualités encore renforcées par la conception optimalisée sur le plan aérodynamique qui se traduit par un fonctionnement à très faible niveau de bruit.

Conçus pour différents besoins

Pour que l’utilisateur ne fasse pas de dépenses inutiles, il existe une variante de base et une version avec PFC actif. La variante de base présente tous les avantages de la technique GreenTech EC et convient pour les applications qui ne nécessitent qu’un signal MLI. Les ventilateurs centrifuges EC sont d’application dans divers types de ventilo-convecteurs. Ils conviennent aussi à d’autres applications présentant des spécifications comparables (figure 5). Ainsi, ils peuvent servir de rideau d’air dans les supermarchés et dans les halls d’usine.

Figure 5 : Les ventilateurs centrifuges EC conviennent parfaitement pour les ventilo-convecteurs.

Par Tijs de Bruin, product manager chez ebm-papst et Denise van Roosmalen, responsable marketing et communication chez ebm-papst

Photos : ebm-papst