L'utilisation du courant continu dans l'industrie

Les propulsions électriques sont les plus grands consommateurs d'énergie. D'énormes économies peuvent être réalisées en passant au courant continu (CC). L'industrie, les instituts de recherche, les fédérations et les organismes de normalisation unissent leurs forces pour assurer l'avenir de l'approvi-sionnement énergétique.

La révolution énergétique : de nombreuses personnes associent ce terme à la transition énergétique actuelle-ment en cours en se concentrant sur les énergies alternatives plutôt que sur l'énergie produite à partir de com-bustibles fossiles. Or, peu de gens ne se rendent compte que l'énergie durable ne consiste pas seulement à pro-duire de l'énergie, mais aussi et surtout à faire des économies et à optimiser l'énergie du côté du consommateur.

Et là, l'influence de l'industrie est un facteur important. Dans les pays industrialisés, 45% de l'électricité produite est destinée à l'industrie (de transformation). Les propulsions électriques représentent de cela 70%. Dès lors, les propulsions peuvent créer l'effet de levier le plus important pour les économies d'énergie. Et même si les régu-lateurs de fréquence optimisent déjà la consommation, ils ne sont pas vraiment connus pour leur efficacité. En effet, beaucoup d'énergie est perdue pendant le redressement et la modulation. Ce qui plus est, les effets secon-daires indésirables de l'électronique de puissance sont stressants et perturbateurs pour le réseau (harmoniques), les câbles (surchauffe) et le moteur (dommages aux roulements, essieux et enroulements du moteur).

Alimentation en courant continu pour les moteurs

L'alternative : l'alimentation directe du moteur par un courant continu au lieu d'un courant alternatif redressé. En plus de la tension alternative, il serait idéal d'offrir également une tension continue via un connecteur CC. Cette tension doit être de l'ordre de 600 V, puisque le lien CC au redressement est d'environ 570 V (à 400 V de tension d'entrée).

Les avantages sont évidents :

  • Moins de pertes de redressement en passant de CA vers le CC par la centralisation
  • Réseau stable (qualité de l'énergie) par suppression des harmoniques
  • Moins de composants (moins de conversion) et donc un gain de place
  • Un raccordement et une intégration plus faciles des sources d'énergie décentralisées (p. ex. les installations photovoltaïques)
  • L'énergie excédentaire et l'énergie de récupération (par exemple l'énergie de freinage) peuvent être stockées dans un système de batteries.

Recherche

L'Allemagne, en tant que moteur industriel de l'Europe, consacre beaucoup d'efforts à la production de courant continu dans l'industrie. Une étude à grande échelle, à l'initiative du gouvernement, a été mise en place avec des
partenaires industriels (Siemens, Bosch Rexroth, Daimler), des instituts de recherche tels que le Fraunhofer IPA
et d'autres parties intéressées dont LAPP. L'objectif est de créer un réseau DC intelligent et ouvert pour les
applications industrielles avec un accent particulier sur les systèmes de traction.

LAPP développe et produit des câbles spécifiques pour la conductivité du courant continu et apporte une contri-bution majeure à cette recherche largement soutenue.

Nécessité de la standardisation

Il va sans dire que la normalisation est nécessaire pour les applications industrielles. À plusieurs niveaux (les fabricants, installateurs, opérateurs, techniciens de maintenance), il y a peu de connaissances et de sensibili-sation sur la façon de manipuler le courant continu en toute sécurité. C'est pourquoi une feuille de route a été élaborée avec des recommandations et des idées concrètes :

  • Normalisation des dispositifs de sécurité
  • Normes harmonisées CEM pour le CC
  • Séparation des circuits CA et CC
  • Codage et identification uniformes des couleurs pour les câbles CC
  • Définition des différentes classes de tension
  • Instructions d'installation

Le problème des connecteurs est exemplaire. Comment pouvons-nous nous assurer qu'ils sont séparés en toute sécurité lors d'une connexion avec du courant continu ? Dans le cas du courant alternatif, c'est évident en raison du passage à zéro périodique, pour le courant continu, il faut d'autres « moyens ».

Câbles courant continu

L'utilisation de courant continu nécessite de nouveaux interrupteurs et connecteurs.

L'utilisation de courant continu nécessite de nouveaux interrupteurs et connecteurs.

LAPP réfléchit et agit sur deux fronts : les connecteurs et évidemment, les câbles. En principe, les câbles pour courant alternatif conviennent égale-
ment pour le courant continu. Il n'y a pas de danger immédiat par contre, 
personne n'a la moindre idée de ce qu'il adviendra à long terme avec l'isolation sous tension continue perma-nente ou intermittente. Les tests de laboratoire effectués par le professeur Frank Berger de la TU (Université Technique) d'Ilmenau, en collaboration avec LAPP, montrent que les champs des forces électriques du courant continu ont un effet physico-chimique différent sur l'isolation. Cela pourrait entraîner une obsolescence accélérée du câble, de sorte que l'équation d'Arrhenius telle que nous la connaissons aujourd'hui ne peut plus être appli-quée. Les essais d'obsolescence actuels ne sont pas effectués sous charge, ce qui ne serait plus fiable compte tenu de ce qui précède. En outre, l'influence de facteurs externes (contact avec d'autres substances, facteurs climatiques, contraintes mécaniques) doit également être étudiée.

Les câbles LAPP

Pour LAPP, les câbles pour les applications de courant continu ne sont pas une nouveauté. Grâce à l'apparition de la production décentralisée d'énergie, nous avons déjà acquis une grande expertise dans ce domaine. Il suffit de penser à la gamme ÖLFLEX® SOLAR et aux câbles de recharge pour l'électrification de la flotte de voitures. LAPP commercialisera également un ensemble de câbles spécifiques pour les applications industrielles de la gamme CC.