Alimentation groupe froid et four industriel
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Question Forum Électricité : Alimentation groupe froid et four industriel
Bonjour,
Je reviens vers vous pour la poursuite d'un audit énergétique de la partie système d'une entreprise.
Je surveille actuellement les courbes de charge d'un groupe froid qui consomme en moyenne à une puissance de 7 kW.
Grâce à ces mesures, j'ai repéré que le groupe subit des baisses importantes de régime, au point de s'arrêter alors qu'il n'est pas supposé s'arrêter, et le personnel de l'entreprise n'était pas au courant.
Cela peut durer de quelques dizaines de minutes à quelques heures, la perte de puissance est progressive, approche de zéro, puis remonte progressivement à 7kW.
J'ai découvert une étonnante corrélation avec un four d'environ 40 kW qui se trouve dans la même pièce, mais cela ne devrait pas avoir d'importance, la pièce a sa propre armoire électrique qui alimente le four, tandis que le groupe froid est directement alimenté par le TGBT. De plus, le four n'est pas refroidi par ce groupe froid.
Donc, lorsque le four entame une cuisson, l'alimentation du groupe froid devient instable et fini par chuter au cours de la cuisson, mais rien d'anormal sur toutes les autres courbes de charge de l’entreprise...
En observant les courbes de charge du four, il s'avère qu'il a une très forte composante réactive, il a certainement une ventilation mais je suis tout de même étonné par ces chiffres : pour une P = 10kW, Q = 17kvar pour la cuisson basse température, il enchaine ensuite sur la cuisson haute température ou la composante réactive chute : P = 137kW, Q = 6 kvar.
Aussi, j'ai vu que les phases du four étaient déséquilibrées : lorsque la Ph1 et Ph3 sont à 38 A, la Ph2 est à 25 A.
Pouvez-vous m'aider à interpréter ces données afin de comprendre ce qu'il se passe ?
La corrélation est très forte, c'est arrivé 5 fois les dernières semaines, toujours le même schéma, je n'ai pas de doute sur le fait que l'utilisation de ce four provoque d'une certaine manière un problème d'alimentation au groupe froid.
A propos de la composante réactive, je suis étonné de voir une telle valeur pour un four qui est essentiellement un consommateur résistif, mais il a probablement une ventilation également, mais c'est quand même beaucoup de kvar pour une ventilation.
La différence d'intensité entre les phases me semble importante aussi. Mais je n'ai pas trop d'expérience dans le domaine et je ne sais pas comment interpréter ces ordres de grandeur.
Aussi l'objectif de cet audit est de permettre à l'entreprise de faire des économies d'énergie, mais c'est aussi l'occasion de vérifier que les machines fonctionnent normalement et de signaler des anomalies, et éventuellement de leur trouver des explications, même si ce n'est pas notre objectif premier. Cela sort donc peut-être un peu du cadre de l'audit énergétique mais j'aimerais beaucoup comprendre cela et ça serait une valeur ajoutée pour l'audit que je réalise.
Merci de m'avoir lu.
Robin
Je reviens vers vous pour la poursuite d'un audit énergétique de la partie système d'une entreprise.
Je surveille actuellement les courbes de charge d'un groupe froid qui consomme en moyenne à une puissance de 7 kW.
Grâce à ces mesures, j'ai repéré que le groupe subit des baisses importantes de régime, au point de s'arrêter alors qu'il n'est pas supposé s'arrêter, et le personnel de l'entreprise n'était pas au courant.
Cela peut durer de quelques dizaines de minutes à quelques heures, la perte de puissance est progressive, approche de zéro, puis remonte progressivement à 7kW.
J'ai découvert une étonnante corrélation avec un four d'environ 40 kW qui se trouve dans la même pièce, mais cela ne devrait pas avoir d'importance, la pièce a sa propre armoire électrique qui alimente le four, tandis que le groupe froid est directement alimenté par le TGBT. De plus, le four n'est pas refroidi par ce groupe froid.
Donc, lorsque le four entame une cuisson, l'alimentation du groupe froid devient instable et fini par chuter au cours de la cuisson, mais rien d'anormal sur toutes les autres courbes de charge de l’entreprise...
En observant les courbes de charge du four, il s'avère qu'il a une très forte composante réactive, il a certainement une ventilation mais je suis tout de même étonné par ces chiffres : pour une P = 10kW, Q = 17kvar pour la cuisson basse température, il enchaine ensuite sur la cuisson haute température ou la composante réactive chute : P = 137kW, Q = 6 kvar.
Aussi, j'ai vu que les phases du four étaient déséquilibrées : lorsque la Ph1 et Ph3 sont à 38 A, la Ph2 est à 25 A.
Pouvez-vous m'aider à interpréter ces données afin de comprendre ce qu'il se passe ?
La corrélation est très forte, c'est arrivé 5 fois les dernières semaines, toujours le même schéma, je n'ai pas de doute sur le fait que l'utilisation de ce four provoque d'une certaine manière un problème d'alimentation au groupe froid.
A propos de la composante réactive, je suis étonné de voir une telle valeur pour un four qui est essentiellement un consommateur résistif, mais il a probablement une ventilation également, mais c'est quand même beaucoup de kvar pour une ventilation.
La différence d'intensité entre les phases me semble importante aussi. Mais je n'ai pas trop d'expérience dans le domaine et je ne sais pas comment interpréter ces ordres de grandeur.
Aussi l'objectif de cet audit est de permettre à l'entreprise de faire des économies d'énergie, mais c'est aussi l'occasion de vérifier que les machines fonctionnent normalement et de signaler des anomalies, et éventuellement de leur trouver des explications, même si ce n'est pas notre objectif premier. Cela sort donc peut-être un peu du cadre de l'audit énergétique mais j'aimerais beaucoup comprendre cela et ça serait une valeur ajoutée pour l'audit que je réalise.
Merci de m'avoir lu.
Robin
12 octobre 2020 à 11:40
Réponse 1 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
Bonjour Robin. Pour ce qui concerne le four, on se pose la question de la puissance réactive consommée. Si cela vous est possible, il faudrait faire fonctionner le four sans chauffe, juste avec ses auxiliaires. A part une régulation et peut-être une ventilation, on ne voit pas ce qui pourrait consommer tant de réactif.
Maintenant, l'autre question concernant le four est sa puissance de chauffe. Comment est-elle modulée ? Y a t-il un système genre Gradivar pour ajuster la puissance de chauffe ?
Si c'est le cas, le système absorbe de la puissance active, réactive et déformante due aux courants harmoniques. Les courants harmoniques peuvent perturber l'alimentation électrique de l'atelier.
Il faudrait que vous utilisiez des appareils de mesures aptes à effectuer une analyse harmonique, soit des pinces ampèremétriques et wattmétriques adaptées pour ces mesurages un peu complexes, ou plus simplement un analyseur de réseau enregistreur. La solution viendra d'une analyse plus précise incluant les régimes harmoniques.
Le déséquilibre d'intensité est inexplicable devant l'écran. Il faut être sur place avec les instruments de mesure adaptés. Un très beau TP à réaliser.
Pour ce qui concerne le groupe de froid qui subit des variations de régime, il faut vous assurer de la qualité de la fourniture électrique. Là encore, l'analyseur de réseau ferait des merveilles, mais des instruments plus classiques voire un oscilloscope muni de sondes différentielles permettraient déjà de dégrossir en instantané les tensions d'alimentation.
Si l'alimentation est correcte, il faudra incriminer le groupe seul. Ce ne devrait pas être bien difficile.
L'ensemble est une installation qu'on aimerait analyser avec un peu de matériel, mais c'est à vous de vous y mettre. Intéressez vous aux puissances en régimes périodiques non sinusoïdaux. Ensuite, vous affinerez les mesurages.
L'appareil adapté est un analyseur de réseau comme celui-ci : Fluke corporation produits
Ou : Chauvin Arnoux Analyseur de réseau C.A 8333
Cordialement.
Maintenant, l'autre question concernant le four est sa puissance de chauffe. Comment est-elle modulée ? Y a t-il un système genre Gradivar pour ajuster la puissance de chauffe ?
Si c'est le cas, le système absorbe de la puissance active, réactive et déformante due aux courants harmoniques. Les courants harmoniques peuvent perturber l'alimentation électrique de l'atelier.
Il faudrait que vous utilisiez des appareils de mesures aptes à effectuer une analyse harmonique, soit des pinces ampèremétriques et wattmétriques adaptées pour ces mesurages un peu complexes, ou plus simplement un analyseur de réseau enregistreur. La solution viendra d'une analyse plus précise incluant les régimes harmoniques.
Le déséquilibre d'intensité est inexplicable devant l'écran. Il faut être sur place avec les instruments de mesure adaptés. Un très beau TP à réaliser.
Pour ce qui concerne le groupe de froid qui subit des variations de régime, il faut vous assurer de la qualité de la fourniture électrique. Là encore, l'analyseur de réseau ferait des merveilles, mais des instruments plus classiques voire un oscilloscope muni de sondes différentielles permettraient déjà de dégrossir en instantané les tensions d'alimentation.
Si l'alimentation est correcte, il faudra incriminer le groupe seul. Ce ne devrait pas être bien difficile.
L'ensemble est une installation qu'on aimerait analyser avec un peu de matériel, mais c'est à vous de vous y mettre. Intéressez vous aux puissances en régimes périodiques non sinusoïdaux. Ensuite, vous affinerez les mesurages.
L'appareil adapté est un analyseur de réseau comme celui-ci : Fluke corporation produits
Ou : Chauvin Arnoux Analyseur de réseau C.A 8333
Cordialement.
12 octobre 2020 à 14:08
Réponse 2 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
Merci pour votre réactivité.
Avec notre matériel de mesure j’obtiens des THD qui oscillent toutes les 5 à 10 minutes entre 2% et 3% pour l'ensemble du réseau du bâtiment. Le reste du bâtiment consomme environ 40kW pendant cette période (weekend).
J'ai joint des captures des courbes de charge du groupe froid (courbe jaune) et de la salle de cuisson (courbe orange). Ainsi que les courbes de THD des 3 phases du réseau (orange : ph1 ; jaune ph2 ; vert ph3).
Nous n'avons pas pour le moment les moyens pour l'acquisition d'un analyseur de réseau.
Je crains qu'on ne puisse résoudre ce problème mais je peux au moins orienter le client vers une analyse plus précise avec une autre entreprise qui aurait le matériel pour faire cela. J'en parlerais également avec l'entreprise qui fait la maintenance de leurs équipements thermiques.
Pour agrandir les images, cliquez dessus.
Avec notre matériel de mesure j’obtiens des THD qui oscillent toutes les 5 à 10 minutes entre 2% et 3% pour l'ensemble du réseau du bâtiment. Le reste du bâtiment consomme environ 40kW pendant cette période (weekend).
J'ai joint des captures des courbes de charge du groupe froid (courbe jaune) et de la salle de cuisson (courbe orange). Ainsi que les courbes de THD des 3 phases du réseau (orange : ph1 ; jaune ph2 ; vert ph3).
Nous n'avons pas pour le moment les moyens pour l'acquisition d'un analyseur de réseau.
Je crains qu'on ne puisse résoudre ce problème mais je peux au moins orienter le client vers une analyse plus précise avec une autre entreprise qui aurait le matériel pour faire cela. J'en parlerais également avec l'entreprise qui fait la maintenance de leurs équipements thermiques.
Pour agrandir les images, cliquez dessus.
12 octobre 2020 à 16:58
Réponse 3 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
Re. Les THD sont faibles. Par contre,la courbe de charge de la cuisson avec les variations rapides la nuit est inexplicable devant l'écran sans connaitre le cycle ; ensuite on peut imaginer qu'il y a un cycle de variation de température en fonction du temps qui pourrait expliquer l'allure de la courbe de puissance.
On peut imaginer qu'il y a un entretien de la température, correspondant aux variations rapides des THD en soirée et la nuit. Le four doit être piloté avec un convertisseur. Vous devriez le voir dans l'armoire de puissance associée au four.
Pour ce qui concerne le creux du groupe de froid, c'est par des mesurages sur place que vous pourrez en déterminer l'origine. A priori, il n'y aurait pas de corrélation entre les courbes de charge du four et du groupe de froid. Il faut voir si pendant le creux le groupe tourne ou s'il s'arrête. La variation n'est pas brusque. Ce n'est donc pas un arrêt net. Voir aussi si le groupe possède une régulation qui pourrait expliquer ce creux.
On n'imagine pas que les tensions d'alimentations puissent être en cause ; l'électronique de régulation s'en rendrait compte.
Un groupe de froid tourne ou est à l'arrêt ; du fonctionnement tout ou rien (mais cela est à confirmer - on ne sait pas tout). Et 7 kW n'est pas bien grand.
Tout cela est de la bonne électrotechnique avec des mesurages intéressants, et malheureusement, on ne pourra pas vous aider autrement que devant l'écran.
Vous pouvez déjà essayer de rentrer dans les détails de fonctionnement du groupe de froid sur 24 h, et surtout avant 6 h. Peut-être y a t-il des moments où le groupe ne tourne pas si la température interne est stabilisée. Mais à part ce creux, on ne voit pas d'autres moments où le groupe s'arrête. A la limite, vous ouvrez la porte de la chambre froide s'il s'agit de cela et vous voyez ce qui se passe. A ce niveau de la discussion, on ne voit pas l'intérêt immédiat d'une analyse de réseau.
Il sera temps d'appeler au secours d'autres entreprises au besoin pour comprendre le fonctionnement du groupe de froid et la mise en chauffe du four une fois que vous aurez approfondi les mesurages.
On imagine que ce n'est pas pour fabriquer des gaufres.
Cordialement.
On peut imaginer qu'il y a un entretien de la température, correspondant aux variations rapides des THD en soirée et la nuit. Le four doit être piloté avec un convertisseur. Vous devriez le voir dans l'armoire de puissance associée au four.
Pour ce qui concerne le creux du groupe de froid, c'est par des mesurages sur place que vous pourrez en déterminer l'origine. A priori, il n'y aurait pas de corrélation entre les courbes de charge du four et du groupe de froid. Il faut voir si pendant le creux le groupe tourne ou s'il s'arrête. La variation n'est pas brusque. Ce n'est donc pas un arrêt net. Voir aussi si le groupe possède une régulation qui pourrait expliquer ce creux.
On n'imagine pas que les tensions d'alimentations puissent être en cause ; l'électronique de régulation s'en rendrait compte.
Un groupe de froid tourne ou est à l'arrêt ; du fonctionnement tout ou rien (mais cela est à confirmer - on ne sait pas tout). Et 7 kW n'est pas bien grand.
Tout cela est de la bonne électrotechnique avec des mesurages intéressants, et malheureusement, on ne pourra pas vous aider autrement que devant l'écran.
Vous pouvez déjà essayer de rentrer dans les détails de fonctionnement du groupe de froid sur 24 h, et surtout avant 6 h. Peut-être y a t-il des moments où le groupe ne tourne pas si la température interne est stabilisée. Mais à part ce creux, on ne voit pas d'autres moments où le groupe s'arrête. A la limite, vous ouvrez la porte de la chambre froide s'il s'agit de cela et vous voyez ce qui se passe. A ce niveau de la discussion, on ne voit pas l'intérêt immédiat d'une analyse de réseau.
Il sera temps d'appeler au secours d'autres entreprises au besoin pour comprendre le fonctionnement du groupe de froid et la mise en chauffe du four une fois que vous aurez approfondi les mesurages.
On imagine que ce n'est pas pour fabriquer des gaufres.
Cordialement.
12 octobre 2020 à 21:33
Réponse 4 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
Je vais me renseigner à propos du fonctionnement de ces deux machines et programmer une visite sur place.
En ce qui concerne la corrélation entre ces deux machines, il se trouve que depuis le début de la campagne de mesure, le groupe froid a eu ce comportement 9 fois (image 1), exactement pendant la deuxième phase du cycle du four où la consommation est relativement faible et stable (environ 10 kW).
Le groupe froid refroidit des équipements spécifiques de laboratoire qui ne fonctionnent pas souvent et ont de petites puissances mais sont très fragiles aux variations de température (équipements d'analyse très sensibles).
Je réalise également une note technique pour informer l'entreprise de nos observations et leurs proposer de la transmettre à l'entreprise qui est chargée de la maintenance des groupes froids.
Merci pour votre aide.
Pour agrandir l'image, cliquez dessus.
En ce qui concerne la corrélation entre ces deux machines, il se trouve que depuis le début de la campagne de mesure, le groupe froid a eu ce comportement 9 fois (image 1), exactement pendant la deuxième phase du cycle du four où la consommation est relativement faible et stable (environ 10 kW).
Le groupe froid refroidit des équipements spécifiques de laboratoire qui ne fonctionnent pas souvent et ont de petites puissances mais sont très fragiles aux variations de température (équipements d'analyse très sensibles).
Je réalise également une note technique pour informer l'entreprise de nos observations et leurs proposer de la transmettre à l'entreprise qui est chargée de la maintenance des groupes froids.
Merci pour votre aide.
Pour agrandir l'image, cliquez dessus.
13 octobre 2020 à 09:45
Réponse 5 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
Bonjour Robin. Effectivement, il y a des comportements qui ne s'expliquent pas, mais il doit bien y avoir une raison.
Quand vous en saurez plus et si vous avez un peu de temps à consacrer au forum, faites un retour. On n'aborde pas ces problèmes passionnants bien souvent et ne serait-ce que pour la culture, on aimerait savoir ce qui se passe entre le groupe de froid et le four. En plus, le phénomène ne semble pas périodique. Rien entre les 7 et 28 septembre.
Faites malgré tout une mesure de la tension d'alimentation du groupe de froid (en instantané (oscilloscope + sondes différentielles) et en valeur efficace - un oscilloscope moderne permet cette mesure avec son logiciel interne).
On constate que le groupe ne se met pas en sécurité puisqu'il repart à chaque fois. Mais qui dit que le froid ne va pas s'arrêter un jour s'il s'agit bien d'un défaut ?
Dans votre dernier relevé il semble y avoir une inversion des voies de mesure, jaune pour le four et rouge pour le froid. Pas grave.
Peut-être faudrait-il faire une mesure sur quelques heures seulement en dilatant l'échelle des temps.
Cordialement.
Quand vous en saurez plus et si vous avez un peu de temps à consacrer au forum, faites un retour. On n'aborde pas ces problèmes passionnants bien souvent et ne serait-ce que pour la culture, on aimerait savoir ce qui se passe entre le groupe de froid et le four. En plus, le phénomène ne semble pas périodique. Rien entre les 7 et 28 septembre.
Faites malgré tout une mesure de la tension d'alimentation du groupe de froid (en instantané (oscilloscope + sondes différentielles) et en valeur efficace - un oscilloscope moderne permet cette mesure avec son logiciel interne).
On constate que le groupe ne se met pas en sécurité puisqu'il repart à chaque fois. Mais qui dit que le froid ne va pas s'arrêter un jour s'il s'agit bien d'un défaut ?
Dans votre dernier relevé il semble y avoir une inversion des voies de mesure, jaune pour le four et rouge pour le froid. Pas grave.
Peut-être faudrait-il faire une mesure sur quelques heures seulement en dilatant l'échelle des temps.
Cordialement.
13 octobre 2020 à 11:28
Réponse 6 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
L'utilisation du four n'est pas régulier effectivement, c'est normal, ça dépend des besoins de l'entreprise. En ce moment il est utilisé le weekend à partir du vendredi soir.
Pour les voies de mesure, c'est que les données sont sur un micro serveur sur place et nous y accédons via une plateforme en ligne qui permet la visualisation et le téléchargement des données. La couleur dépend de l'ordre de sélection des données, la première courbe s'affichant en orange, la seconde en jaune etc.
Voici des captures des courbes de charge à une échelle dilatée, groupe froid en orange.
Cordialement.
Pour agrandir les images, cliquez dessus.
Pour les voies de mesure, c'est que les données sont sur un micro serveur sur place et nous y accédons via une plateforme en ligne qui permet la visualisation et le téléchargement des données. La couleur dépend de l'ordre de sélection des données, la première courbe s'affichant en orange, la seconde en jaune etc.
Voici des captures des courbes de charge à une échelle dilatée, groupe froid en orange.
Cordialement.
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13 octobre 2020 à 11:46
Réponse 7 d'un contributeur du forum électricité
Alimentation groupe froid et four industriel
Merci pour le retour. Espérons que vous aurez les explications relatives aux discontinuités observées, tant sur le four que sur le groupe de froid.
Si vous avez la possibilité de faire des mesures en direct avec des appareils de terrain vous pourriez éventuellement voir si la chaine de mesure actuelle est adaptée et si les résultats sont identiques.
Il sera intéressant de connaître quel type de commande de puissance est utilisée pour le four. Comme déjà dit, en ouvrant la porte de l'armoire four vous verrez le convertisseur utilisé.
Les discontinuités de la courbe mangochart 37 pour le froid doivent pouvoir être explicitées. Il demeure que devant l'écran ici, cela reste étrange. Jusqu'ici on pensait que le groupe froid était globalement un compresseur avec moteur asynchrone triphasé, plus une régulation tout ou rien, mais c'est peut-être différent.
Le site du constructeur, s'il y en a un, ou même la documentation du produit devrait permettre de lever quelques incertitudes.
Idem pour le four.
Tout cela est intéressant, un TP d'électrotechnique en vraie grandeur.
Cordialement.
Si vous avez la possibilité de faire des mesures en direct avec des appareils de terrain vous pourriez éventuellement voir si la chaine de mesure actuelle est adaptée et si les résultats sont identiques.
Il sera intéressant de connaître quel type de commande de puissance est utilisée pour le four. Comme déjà dit, en ouvrant la porte de l'armoire four vous verrez le convertisseur utilisé.
Les discontinuités de la courbe mangochart 37 pour le froid doivent pouvoir être explicitées. Il demeure que devant l'écran ici, cela reste étrange. Jusqu'ici on pensait que le groupe froid était globalement un compresseur avec moteur asynchrone triphasé, plus une régulation tout ou rien, mais c'est peut-être différent.
Le site du constructeur, s'il y en a un, ou même la documentation du produit devrait permettre de lever quelques incertitudes.
Idem pour le four.
Tout cela est intéressant, un TP d'électrotechnique en vraie grandeur.
Cordialement.
13 octobre 2020 à 12:40
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