Applications industrielles de demain : des besoins en alimentations électriques encore plus performantes et intelligentes

Publié le 26/01/21 dans Installation électrique


Que ce soit dans le domaine médical, dans celui de l’industrie, du transport ferroviaire ou des activités de défense, les alimentations électriques sont présentes. Néanmoins, leurs propriétés doivent varier en fonction des conditions d’ambiance et des applications. D’ailleurs, les exigences ne sont pas les mêmes. Seuls les besoins en termes de durée de vie, d’efficacité énergétique et de fiabilité restent inchangés. C’est pourquoi les acteurs dans le domaine se lancent déjà dans la création d’alimentation électrique pour les industries de demain.

Concernant les équipements électroniques, la sécurité et la robotique, la base de leur fonctionnement reste les blocs d’alimentation. Si l’alimentation électrique est défaillante, le dispositif sera hors de service. Ce dysfonctionnement impactera lourdement la production et la sécurité. Il se pourrait même que la sécurité des personnes soit remise en cause.

Quel que soit le secteur d’activité, l’alimentation électrique est donc importante. Elle doit être performante et répondre à des caractéristiques précises. Il est important que l’alimentation soit compatible avec les activités de l’entité et son environnement.

Industrie et secteur médical : de plus en plus exigeants en termes d’alimentation électrique

La vulgarisation des robots de petite et moyenne taille ainsi que divers objets et équipements connectés (IoT) accroit l’importance de l’alimentation électrique. Désormais, elle fait partie intégrante de l’architecture de la machine.

En moyenne, les alimentations électriques développent une tension de 24 Vcc. En domotique, elles s’élèvent à 12 V, soit 48 Vcc ou des tensions alternatives régulées. Ces alimentations électriques doivent prendre en compte certaines exigences mécaniques et environnementales. Leur MTBF doit être très élevé et aller jusqu’à 1,5 million d’heures. Les alimentations électriques devraient également pouvoir fonctionner à des températures de -40 °C à + 70 °C. Évidemment, cela dépendra des composants comme les condensateurs.

Pour la continuité des activités, les alimentations électriques doivent embarquer des fonctions de monitoring. Ces dernières visent à identifier les dysfonctionnements, les pannes de la communication ou de la sauvegarde d’énergie. L’utilisation de batteries ayant une autonomie adaptée aux conditions d’exploitation est donc de mise.
Une entreprise spécialisée dans le domaine a par exemple mis au point une alimentation électrique UPS 24V équipée d’un système intelligent. Celui-ci permet d’analyser tous les évènements et de prévoir la maintenance ou le remplacement de la batterie. Ce point est indispensable pour les automates de sécurité d’un process.
Dans le domaine du transport maritime et de l’extraction pétrolière en mer, les exigences en termes d’alimentation sont plus strictes. Elles doivent avoir la capacité de fonctionner normalement dans des conditions rudes. Les alimentations électriques doivent notamment faire face à la température, à l’humidité et à des vibrations.

Les exigences sont plus importantes dans le domaine médical. Pour les systèmes chirurgicaux, les lasers, la surveillance des patients et les équipements d’imagerie comme les scanners et l’IRM, les tensions doivent être de 12 à 48V. Il faudra également mettre un point d’honneur en ce qui a trait à la fiabilité et la sécurité. Ces dernières devraient être prouvées par des certifications et des qualifications.

Bâtiments : Alimentations électriques adaptées à l’automatisation et à la digitalisation

L’avènement de l’automatisation dans le secteur tertiaire, industriel, résidentiel celui des bâtiments provoque de nouvelles exigences. Le contrôle de l’éclairage, la gestion technique du bâtiment, le chauffage ou encore la communication VDI nécessitent des alimentations électriques plus performantes.

Le développement de l’automatisation dans le domaine du bâtiment s’inscrit dans un environnement de transition numérique en évolution. Il s’accompagne d’une prise de conscience environnementale.

L’automatisation facilite les choses et permet de garantir une meilleure fiabilité. Elle est également écoénergétique, que ce soit dans l’éclairage, la commande d’ouverture de porte ou le système de climatisation. Un système de gestion de l’énergie offrant un accès et un contrôle de tous les usagers d’un bâtiment reste plus exigeant. Le dimensionnement de l’alimentation électrique doit faire l’objet de plusieurs ajustements avant sa mise en service. Un tel dispositif nécessite, par ailleurs, une alimentation de 24 V.

Les exigences dans les alimentations électriques diffèrent de celles du milieu industriel. Les professionnels ont mis au point une nouvelle génération d’alimentation à la fois plus petite et plus puissante en termes de rendement (+ 94 %). De plus, les pertes à vide sont inférieures à 0,1 % et la plage de température de -40 °C à + 70 °C.
Pour que le système d’alimentation électrique ne se limite pas à l’énergie, mais offre également une valeur ajoutée, il faut se pencher sur l’efficacité énergétique et l’orientation environnementale.

Les normes ne sont pas toutes les mêmes dans le bâtiment. Les autres secteurs comme la vidéoprotection, les informations urbaines, la communication VDI, la sécurité incendie, l’évacuation ou le comptage intelligent suivent des règles spécifiques. Ces applications exigent donc des alimentations électriques spécifiques. Celles-ci embarquent un système de conversion d’énergie avec un rendement important sur toute la courbe de charge avec les technologies de stockage, le plomb étanche et les packs lithium-ion. Récemment, elles intégraient également des supercondensateurs. À noter que les technologies varient en fonction des contraintes environnementales et des exigences normatives.

Quelles certifications et normes pour quel système ?

La norme EN 54-4 est exigée pour les alimentations électriques au niveau des systèmes d’alarme et de détection incendie. Pour cause, elle prend en compte les exigences fonctionnelles et environnementales, offrant ainsi un haut niveau de sécurité des systèmes concernés.

Ce sont les organismes tiers comme l’Afnor et le CNPP qui prennent en charge la vérification de cette conformité. Ensuite, ils autorisent leur lancement sur le marché européen.

Les alimentations électriques des systèmes d’alarme intrusion doivent quant à elles suivre la norme EN 50131-6. Celle-ci s’échelonne sur 4 grades. Plus le grade est élevé, plus le système sera inviolable. Parmi les exigences de cette norme figure l’obligation d’envoyer une alarme s’il y a une tentative d’ouverture du coffret. En même temps, le système doit donner les outils utilisés au cours de la tentative. Dans le domaine bancaire, les assurances exigent un système de grade 3.

Dans le secteur médical, notamment le volet sécurité, la norme EN 60601-1 est exigée. Le dossier et le processus de gestion des risques devront se faire en suivant la norme ISO 14971.

Dans le domaine de l’off-shore, de l’éolien et du ferroviaire, des normes spécifiques sont exigées. Il s’agira surtout d’un système de certification de l’alimentation électrique dans le secteur maritime. Pour le cas des routes, ce sera une alimentation électrique des radars de contrôle de vitesse. Concernant les applications domestiques, la norme EN 60 335 est exigée. Néanmoins, la conformité CEM sera nécessaire pour toutes les applications sensibles.

Aujourd’hui, il existe un large choix d’alimentation pouvant répondre à ces exigences. Néanmoins, il faudra se baser sur les critères principaux suivants :

  • L’efficacité énergétique
  • La fiabilité
  • La durée de vie
  • La conformité aux normes internationales les plus strictes
  • Les possibilités de communication.

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