Introduction aux systèmes d'alimentation sans interruption à courant continu
les systèmes d’alimentation sans interruption à courant continu sont composés d’un ou plusieurs redresseurs et d’une ou plusieurs batteries d’accumulateurs d’énergie électrique ,en anglais on les appellent ” DC Unterruptible power supply DC-UPS”
Ces systèmes assurent une autonomie d’énergie allant de quelques minutes à plusieurs heures. cette autonomie est déterminée par la nature de la charge et de son exploitation.
Les redresseurs
Les redresseurs sont conçus pour convertir le courant alternatif en courant continu. On trouve dans le commerce des gammes de redresseurs avec différentes tensions d’entrée et de sortie en fonction du besoin.
On peut les utiliser pour alimenter une charge directement sans avoir recours à des batteries d’accumulateurs, dans ce cas on aura une autonomie zéro, ou bien associer à des batteries d’accumulateurs pour assurer une certaine autonomie d’énergie lors de la coupure de l’arrivée générale et surtout une continuité de service.
En présence de l’arrivée générale ils redressent le courant alternatif et alimentent directement les équipements, et chargent les batteries. Quand il y a coupure de l’arrivée ils bascule sur les batteries qui vont restituer l’énergie emmagasinée aux équipements, de cette manière les équipements ne sentiront pas la coupure de l’arrivée générale.
Les batteries d'accumulateurs
Les batteries sont des accumulateurs d’énergie électrique. par un procédé chimique elles sont capables de convertir de l’énergie électrique de manière réversible.
Leur rôle dans le système d’alimentation courant continu est de stocker l’énergie et de la restituer lors de la coupure de l’arrivée générale.
Principe de fonctionnement des batteries d'accumulateurs
Le principe de fonctionnement est basé sur la propriété qu’ont certains couples chimiques d’accumuler une certaine quantité d’électricité en modifiant leur structure moléculaire, et ceci de manière réversible (charge/décharge).
On appelle batterie un ensemble d’accumulateurs électriques reliés entre eux, en série ou en parallèle selon la capacité ou la tension désirée.
Fonctionnement d'une batterie Processus électrochimique
Type de batteries accumulateurs
En fonction du type d’application et l’évolution technologique on trouve plusieurs types de batteries d’accumulateurs.
Je me contenterez de les citer sans entrée de les détails.
- nickel – cadnium ( Ni – Cd ) 50 Wh par kg
- plomb 2e génération ( 2006 ) 75 Wh par kg
- filière lithium – ion de 1992 ( Li – Ion ) 90 Wh par kg
- lithium polymère ( Li – Po ) 120 Wh par Kg
- lithium – ion 2e génération ( 2000 ) 150 Wh par kg
- zinc – agent ( 2007 ) 200 Wh par kg [3]
- manganèse – lithium – ion ( 2007 ) 250 Wh par kg
Voir plus de détails sur le lien suivant Batterie d’accumulateurs – Définition et Explications
Quelques définitions relatives aux batteries d'accumulateurs
Pour aborder le dimensionnement du système d’alimentation courant continu, on doit connaître le comportement des batteries et leurs spécificités.
Capacité batterie
C’est la quantité d’énergie restituée en un temps donné, elle est exprimée en ampère heurs (AH) ,ou bien en watt heurs (WH)
C=AxT
A: intensité de décharge exprimé en Ampère
T: le temps de décharge
La capacité d’après la loi PEUKERT n’est pas constante ,elle varie en fonction du courant de décharge ,plus que le courant de décharge augmente plus que la capacité diminue, pour cette raison la règle de 3 n’est pas correcte il faut utiliser les courbes ou les tableaux de décharge a courant constant ou a puissance constante fournis par le constructeur.
Pour plus détail voir l’article Interprétation physique de la Loi de Peukert
La courbe de décharge
la courbe de décharge généralement fournit en tableau par les fournisseurs et exprimé par exemple en C10 ,C8 ,Cn etc, le petit “n” c’est le temps de décharge.
Les tableaux de décharge sont fournis en deux versions
- a courant constant
- a puissance constante
Elle nous permet de calculer le temps de décharge par rapport à un courant donné, mais d’une manière approximative puisqu’il n’y a pas de linéarité.
Exemple: si on a une batterie de capacité C10=27.8 AH qui alimente une charge qui consomme 91.2A l’autonomie sera 2h mais a 20°c puisque la capacité change en fonction de la température de stockage des batteries.
Tension Nominal d'une cellule
C’est la tension moyenne d’une cellule lorsque celle-ci est chargée, c’est une valeur qui est donnée par le constructeur.
par exemple ,une cellule de 2V
Tension a vide
C’est la tension aux bornes d’une batterie quand elle n’est connectée à aucune charge ,donc le courant de décharge nul.
Tension flottante (Float Voltage )
La tension flottante est la tension à laquelle une batterie est maintenue après avoir été complètement chargée, une tension assurée par le redresseur chargeur pour maintenir cette capacité en compensant l’autodécharge de la batterie.
la tension flottante peut être pour une cellule de 2.25V
Boost charge
le boost charge est utilisé pour: pour corriger le déséquilibre de tension entre les cellules individuelles et pour restaurer la batterie à l’état complètement chargé ,et également utilisé pour réduire le temps de recharge. cette deuxième fonction est appeler également charge rapide.
Charge rapide
la charge rapide a pour objectif de réduire le temps de recharge
Auto décharge (Self-discharge)
Perte de capacité pendant le stockage due à la fuite interne entre le pole positif et le pole négatif.
Cycle de vie
Le nombre de cycles (charge / décharge) qu’une batterie fournit avant qu’elle ne soit plus utilisable. Une batterie est considérée comme non utilisable si sa capacité nominale tombe en dessous de 60% a 80%.
Tension de décharge profonde
C’est le seuil de tension minimum tolérer de décharge d’une batterie ,avant une décharge profonde ,qui correspond a un état d’incertitude et de détérioration de la batterie ,dans cette phase la résistance interne augmente considérablement et s’oppose à la recharge de la batterie.
