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Quand la technologie s’inspire de l’écologie

 

Un système d’entraînement innovant pour des performances sans précédent

pressinfo

Un nouveau cap technologique déterminant a été franchi par Kaeser : pour la première fois, les compresseurs à vis à vitesse variable de la série ASD seront équipés de moteurs synchrones à reluctance. Du fait d’une réduction considérable des pertes sur la plage de charge partielle, ces derniers offrent un gain de rendement majeur en comparaison des moteurs asynchrones.

Kaeser poursuit activement son engagement tourné vers l’optimisation de tous ses systèmes de production d’air comprimé, comme en a témoigné l’adoption de moteurs IE3 à haut rendement bien avant qu’ils ne soient rendus obligatoires puis le passage aux moteurs IE4 économes en énergie pour tous les compresseurs de 30 à 215 kW. Peter Eckberg, Directeur Général de Kaeser Australie, explique: 'La qualité d’un compresseur étant étroitement liée à ses performances énergétiques, cela nous paraît tout à fait logique de proposer à nos clients les meilleures solutions possibles en matière d’entraînement.'

Un tout nouveau système d’entraînement équipe désormais les compresseurs à vis de la série ASD. Développée en partenariat avec Siemens, cette technologie offre un rendement augmenté de près de 10%, tout particulièrement lorsque le moteur fonctionne sur la plage de charge partielle. Comme l’explique Eckberg, il s’agit d’une étape décisive dans l’histoire de Kaeser: 'Bien que le principe d’entraînement soit compris depuis des décennies, c’est seulement aujourd’hui que son application dans l’industrie atteint le niveau de perfection requis par de nombreux utilisateurs dans le monde'

L’entraînement à vitesse variable à l’efficacité decuple
'De notre point de vue, l’adoption de cette amélioration fait parfaitement écho aux efforts de protection de l’environnement menés par nos gouvernements, car elle permet de réelles économies d’énergie en particulier sur la plage de charge partielle', insiste Eckberg. Grâce à sa mise en œuvre technologique, il ajoute, 'la version à vitesse variable du compresseur ASD offrira à nos clients l’opportunité de s’engager sur la voie d’une consommation énergétique et de coûts de fonctionnement réduits à leur minimum.'

En sa qualité de leader dans le secteur de l’air comprimé, Kaeser mesure la portée considérable du nouveau moteur à reluctance Siemens, développé dans le contexte d’une évolution du cadre réglementaire. La nouvelle norme EN 50598 ne considère plus seulement chaque composant pris individuellement, mais le système d'entraînement complet, autrement dit le moteur plus le convertisseur de fréquence. Cette norme introduit de nouvelles classes d’évaluation qui prennent en compte les pertes d’énergie, et non plus le rendement. Ceci a son importance car les stations d’air comprimé sont souvent construites sur une base modulaire. Plusieurs machines équipées de moteurs IE3 et IE4 fonctionnent en continu pour alimenter la charge de base, tandis que des compresseurs additionnels permettent de couvrir les pointes de consommation; ce système est entièrement contrôlé et coordonné par la commande prioritaire Sigma Air Manager 4.0 afin de dégager le maximum d’économies. Le système d’entraînement à reluctance synchrone Siemens permet de réaliser des économies énergétiques supplémentaires, en particulier sur la plage de charge partielle.

Une technologie réunissant les avantages des moteurs synchrones et asynchrones
Cette gamme innovante de moteurs à usage général réunit tous les avantages des technologies synchrone et asynchrone au sein d’un système d’entraînement complet. D’une part, les aimants sont constitués de fer doux et ne nécessitent pas l’emploi de terres rares, d’aluminium ou de cuivre ; leur profil spécifiquement étudié confère à l’entraînement une grande durabilité et facilite son entretien.

D’autre part, les qualités de régulation de ce nouveau modèle sont équivalentes à celles des moteurs synchrones. Du fait d’un rotor à la conception optimisée, le moteur à reluctance fonctionne à haute vitesse sans émission de chaleur supplémentaire due au courant électrique. Le secret réside dans l’harmonisation parfaite des différents composants du système d’entraînement, c’est-à-dire le moteur et le convertisseur de fréquence, pour lequel Kaeser a sélectionné le Sinamics G120 également produit par Siemens. Grâce à l’utilisation d’un algorithme de contrôle spécifique, le convertisseur de fréquence est précisément adapté au fonctionnement du moteur. L’ensemble qu’ils forment garantit une puissance et un rendement énergétique maximums.

Eckberg poursuit: 'En collaboration avec notre partenaire Siemens, nous avons optimisé cette technologie innovante de sorte qu’elle permet une vitesse de 4000 tr/min. Pour l’utilisateur, ceci se traduit par une efficacité énergétique et une puissance exceptionnelles sans même modifier les dimensions du moteur. Les dimensions des moteurs synchrone et asynchrone étant strictement identiques, le remplacement s’effectue simplement et ne nécessite aucune modification majeure des installations, offrant la possibilité de choisir en toute flexibilité la version d’entraînement adaptée à chaque application. Cette solution illustre tout à fait notre stratégie de standardisation.'

Des performances améliorées, une taille inchangée
En proposant des modèles à vitesse variable équipés d’un moteur synchrone à reluctance, Kaeser réussit un véritable exploit technologique. Cette avancée est d’autant plus remarquable qu’elle concerne des compresseurs déjà considérés comme respectueux de l’environnement grâce à l’utilisation d’un convertisseur de fréquence et de moteurs asynchrones IE3 à économie d’énergie.

Au cours des prochaines années, Kaeser prévoit d’équiper de nouvelles classes de performance de moteurs à reluctance afin d’améliorer significativement leur efficacité sans pour autant impacter leurs dimensions. Une tâche qui s’annonce facilitée par la qualité du partenariat avec Siemens, qui a en effet abouti à un système totalement optimisé et testé pour les équipements Kaeser.

Du fait de la construction perfectionnée du moteur, le nouveau rotor affiche des pertes de chaleur quasi nulles, ce qui permet de maintenir les roulements à une température extrêmement basse. Ceci a un impact positif sur la durée de vie, la facilité d’entretien et la disponibilité du système d’entraînement. 'La capacité thermique optimisée du moteur permet d’atteindre des intervalles d’entretien encore plus longs qu’auparavant', explique Eckberg. Les effets positifs s’appliquent également au refroidissement de l’armoire électrique, car moins de chaleur doit être dissipée. De plus, l’utilisation de ventilateurs à vitesse variable dans une station d’air comprimé génère des économies énergétiques encore plus importantes.

Un système d’entraînement de nouvelle génération pour un avenir durable
Cette nouvelle technologie d’entraînement propose un rendement augmenté jusqu’à 10 % sur la plage de charge partielle, des performances élevées homologuées selon la classe supérieures IES2 dans le respect de la nouvelle norme d’écoconception EN 50598, ainsi qu‘une consommation énergétique nettement diminuée. En moyenne, ces moteurs permettent d'économiser plus de 400 euros par an de coûts énergétiques (sur la base de 6000 heures de service et de 10 centimes par kilowattheure).
Ces nombreux avantages sont en grande partie dus à la caractère novateur et fonctionnel du design imaginé par Siemens. En se passant de matériaux coûteux tels que l’aluminium, le cuivre et les métaux rares pour la construction du rotor, l’entreprise accroît le rapport coût-efficacité et les performances thermiques du système d’entraînement essentiellement sur la plage de charge partielle. Construits sur la base de la plateforme de moteurs asynchrones 1LE1, ces moteurs sont disponibles sous l’appellation Simotics GP/SD avec un boîtier en aluminium ou en fonte.

Les utilisateurs bénéficient désormais d’une flexibilité maximale non seulement adaptée aux applications spécifiques et aux conditions variables, mais également avantageuse en termes de charge. Conjointement avec ses moteurs asynchrones de classe IE4, Siemens place la barre très haut en matière de performances énergétiques et exerce une pression concurrentielle en faveur de technologies plus respectueuses de l’environnement. Eckberg conclut: 'Les enjeux environnementaux revêtent une importance considérable dans la conception de compresseurs de haute qualité, car ils orientent l’industrie vers un avenir plus durable.'

Kaeser fait un pas supplémentaire en faveur de la préservation de l’environnement en augmentant le rendement énergétique de ses équipements sur la plage de charge partielle.

Les compresseurs à vis à vitesse variable Kaeser de la série ASD désormais équipés d’un système d’entraînement synchrone à reluctance Siemens

Un système d’entraînement synchrone à reluctance innovant signé Siemens (image reproduite avec l’aimable autorisation de Siemens)

Peter Eckberg, Directeur Général de Kaeser Australie

 
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