Avantages des lecteurs modernes dans les applications minières

Le présent document vise à faire la lumière sur le contrôle moteur moderne à travers des exemples de méthodes de contrôle passées et présentes. Il ne s’agit pas d’une discussion approfondie sur l’ingénierie, mais d’un aperçu de l’état de cette technologie et de son impact positif sur la consommation d’énergie future.

Aujourd’hui, on met davantage l’accent sur le coût de l’énergie, tant en termes de valeur monétaire que de la façon dont son utilisation affecte l’environnement. Les fluctuations récentes des coûts d’achauffage des automobiles et du chauffage des maisons ont attiré davantage l’attention sur la question de l’énergie. Avec la nécessité de réduire les coûts de l’énergie et l’accent mis sur l’environnement, le contrôle efficace des machines qui alimentent l’industrie minière est crucial.

Tout au long de l’histoire, la méthode choisie de commande de moteur était aussi simple que de tourner un moteur plein ou plein par l’utilisation d’une commande de contacteur. Aucun moyen de faire varier la vitesse ou la puissance requise du moteur n’a été fourni ou nécessaire. C’est encore une méthode utilisée aujourd’hui pour réduire la complexité du contrôle et le coût initial et c’est une méthode suffisante pour certaines applications. C’est l’équivalent d’une automobile n’ayant que deux vitesses: pédale d’accélérateur pleine ou pédale d’accélérateur pleine éteinte. Dès que la pédale d’accélérateur est pressée, le moteur tourne vers des RPM complets. Pour ralentir, la pédale doit être pleine d’essence et les côtes de la voiture à la vitesse prévue, ce qui se traduirait par une faible efficacité énergétique.

L’utilisation inefficace de l’énergie est également constatée lorsque les entraînements de moteurs électriques sont utilisés dans des applications dans lesquelles la charge nécessite une source d’énergie variable. Les exemples incluent les applications de ventilateur typiques avec un entraînement qui varie la vitesse du ventilateur pour correspondre aux besoins de débit d’air dans un système CVC de bâtiment typique, ou une application de pompe à eau qui doit pomper le débit pour correspondre à la demande des clients des services publics à un moment donné de la journée.

Tout comme le passage d’ampoules à incandescence à des ampoules fluorescentes plus éconergétiques dans les maisons et les bâtiments commerciaux permet d’économiser de l’énergie et de l’argent, le passage à des méthodes de contrôle moteur plus efficaces peut avoir des effets dramatiques sur la consommation d’énergie. Les estimations indiquent que 80% des moteurs utilisés sont contrôlés par des méthodes technologiques « anciennes » et inefficaces. Ce moyen obsolète de contrôler les moteurs électriques peut maintenant être remplacé par une technologie moderne et efficace sous la forme d’entraînements à fréquence variable.

Le véritable avantage de l’entraînement à fréquence variable moderne est la réduction des coûts énergétiques. Un entraînement moderne peut réduire les besoins électriques d’une entreprise ou d’un bâtiment. Faire correspondre la puissance du moteur à l’exigence de la charge peut augmenter l’efficacité de la machine. Multipliez cet exemple par les dizaines de milliers de moteurs utilisés à travers le monde, et on peut facilement voir la nécessité et les avantages de systèmes de contrôle moteur plus efficaces.

Pour comprendre les technologies d’aujourd’hui, il est utile de regarder vers le passé pour illustrer les progrès réalisés avec les méthodes de contrôle moteur. L’une des meilleures utilisations des moteurs pour le transport est le tramway électrique. Une fois utilisé dans toutes les grandes villes, le chariot représente à quel point l’utilisation du contrôle du moteur à courant continu peut être inefficace.

À l’aide de deux moteurs à courant continu, un sur chaque essieu monté, ou camion, le tramway était alimenté par un fil aérien, ou système de chariot. Le fil acheminé l’alimentation électrique à travers le poteau du chariot jusqu’au système de commande de l’opérateur. Ce contrôle était relativement simple: la vitesse et le couple du moteur étaient contrôlés en faisant varier le courant de fi eld à travers une banque de résistances fixes. Un moteur de série simple avec l’armature et le fil fi eld en série est utilisé. Le contrôleur de l’opérateur a sauté des résistances fixes en série avec le moteur, ce qui a eu pour effet de contrôler la vitesse du moteur. Avec la tension de chariot fixe, la seule façon de réduire la puissance des moteurs était de brûler l’énergie en tapotant les banques de résistance. Les résistances ont gaspillé de l’énergie sous forme de chaleur. L’efficacité de cette méthode de contrôle peut être aussi faible que 50%. Des avancées ultérieures ont mis les moteurs en parallèle ou en série les uns avec les autres, mais ont tout de même causé des inefficacités.

Un bon exemple d’utilisation des variateurs à courant alternatif ou en courant continu modernes est la locomotive minière. Les mines ont longtemps utilisé ces machines ferroviaires pour transporter du personnel ou de l’équipement et pour transporter du charbon et d’autres minéraux. Parfois appelées mantrips, véhicules de transport de troupes ou locomotives, ces machines sont largement utilisées dans l’ensemble de l’industrie minière. Souvent contrôlées par la même méthode que les anciens chariots, ces machines sont lentement devenues des systèmes de contrôle de moteur plus efficaces. Ces machines ont le plus souvent deux moteurs électriques, un alimentant chaque essieu moteur, et sont alimentés par un fil aérien, ou système de chariot; Batterie à courant continu; ou les deux. La tension d’alimentation typique est généralement dans la gamme de 120 Vdc à 300 Vdc.

Et si nous pouvions augmenter l’efficacité de la commande du moteur, en utilisant uniquement les exigences de couple ou de vitesse pour une application donnée et ne pas gaspiller d’énergie d’approvisionnement précieuse, diminuant considérablement notre demande sur l’alimentation en services publics ou en batterie? La consommation de combustibles fossiles diminuerait en même temps que les émissions qui résultent de la production de cette énergie électrique. La même technologie régénératrice utilisée dans les voitures hybrides les plus éconergétiques est utilisée depuis de nombreuses années dans l’industrie minière. Lorsque vous descendez une pente dans un véhicule hybride, la force de freinage peut être convertie en électricité à partir d’un générateur connecté aux roues de la voiture. Cette énergie peut ensuite être stockée dans des batteries rechargeables utilisées lors de l’accélération au moyen d’un moteur électrique couplé aux roues.

Utilisant un système d’entraînement c.c. ou ac moderne, ces machines sont devenues plus efficaces avec l’utilisation de la technologie moderne de semi-conducteur de transistor bipolaire à grille isolée. La capacité de freinage par récupération permet à ces entraînements d’onduleur de fournir de l’énergie dans la batterie pendant le freinage comme le font les voitures hybrides. Un autre avantage important du freinage par récupération est la moindre usure du système de freinage à air. Les applications utilisant des entraînements régénératifs comprennent les locomotives minières, les transporteurs de charbon et d’autres machines.

Le Severe Duty AC Traction Drive de Magnetek, le SD500™, est un exemple d’entraînement d’onduleur moderne utilisé pour les applications d’équipement mobile dans l’industrie minière. Il est conçu pour être utilisé dans des environnements souterrains sur des machines telles que des pelles, des transporteurs de batteries et des locomotives. D’autres applications haute performance comprennent les voitures hybrides, les autobus et l’équipement mobile de soutien au sol de l’aéroport. Avec la capacité de fonctionner en mode vectoriel Flux, ce lecteur peut fournir jusqu’à 240 kW de puissance de crête. Il peut être connecté à un moteur à aimant permanent ou à un moteur à courant alternatif à induction typique. Ces lecteurs numériques modernes disposent d’outils de diagnostic pour aider le personnel de maintenance à dépanner le lecteur pour un temps de disponibilité accru.

Les commandes de moteurs électriques modernes doivent alimenter de manière sûre et fiable les machines qui produisent l’approvisionnement énergétique du pays tout en conservant l’énergie nécessaire pour alimenter la machine. Aujourd’hui, l’industrie minière du charbon conserve activement les précieux combustibles fossiles, non seulement dans les centrales électriques de ses clients, mais aussi pendant l’exploitation minière. Pour augmenter la production de charbon tout en réduisant les taux d’énergie, de main-d’œuvre et d’accidents, l’industrie minière est à l’avant-garde de l’utilisation de cette technologie d’entraînement innovante et régénérative.

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