Le secteur des bancs d’essai pour moteurs électriques enregistre une croissance soutenue de 6,5 % par an, atteignant une valeur de marché mondiale de 1,8 milliard USD en 2024 selon MarketsandMarkets. Dans ce contexte, les entreprises manufacturières ont besoin de solutions d’alimentation toujours plus fiables pour garantir des essais précis et répétables.
Pour une grande multinationale du secteur énergétique et industriel, Ortea a conçu et réalisé un autotransformateur multiprises de 800 kVA destiné à un banc d’essai de moteurs associé à un convertisseur de fréquence à 60 Hz. L’objectif : obtenir des tensions d’essai précises sur des moteurs aux spécifications différentes afin de garantir la sécurité, la stabilité et la fiabilité maximale du système.
QUELS SONT LES DEFIS DE L’ALIMENTATION D’UN BANC D’ESSAI MOTEURS ?
La conception de systèmes d’alimentation pour bancs d’essai moteurs présente des défis techniques complexes, en particulier lorsque de fortes puissances et plusieurs niveaux de tension sont requis.
PRINCIPALES EXIGENCES TECHNIQUES
Les bancs d’essai modernes doivent prendre en charge différents standards internationaux. Dans ce cas spécifique, les principales exigences techniques étaient :
- Puissance nominale : 800 kVA
- Tension d’entrée : 400 V (1.155 A)
- Sorties à prises multiples : 440 V, 480 V, 600 V, 690 V
- Courant d’appel admissible : 3 fois le courant nominal (3·In) au maximum
STABILITE ET PRECISION : POURQUOI ELLES SONT CRITIQUES
Selon des études sectorielles, un arrêt de production causé par des dysfonctionnements des bancs d’essai peut coûter de 10.000 à 200.000 EUR par jour, selon la taille de l’installation. C’est pourquoi la stabilité de la tension d’alimentation et la répétabilité des mesures sont des paramètres non négociables.
GERER DES MOTEURS AUX SPECIFICATIONS DIFFERENTES
Les prises multiples permettent d’adapter la tension aux différents standards moteurs (NEMA, IEC) sans remplacer l’équipement d’alimentation, en reproduisant les conditions réelles de service pendant l’essai et en réduisant les temps et coûts de setup.
LES RISQUES D’UN DIMENSIONNEMENT INCORRECT : COURANTS D’APPEL ET PRISES MULTIPLES
La conception d’un autotransformateur à prises multiples pour bancs d’essai moteurs présente des criticités spécifiques qui exigent des compétences électromagnétiques avancées.
LE PROBLEME DU COURANT D’APPEL (INRUSH CURRENT)
Sur des machines de 800 kVA, limiter le courant d’appel à 3 fois le nominal représente un défi d’ingénierie important. Les pics transitoires au démarrage peuvent atteindre des valeurs 10 à 15 fois supérieures au courant nominal si des mesures constructives spécifiques ne sont pas adoptées.
COMPLEXITE DU DESIGN A PRISES MULTIPLES SUR FORTES PUISSANCES
Dans un autotransformateur de 800 kVA, le nombre réduit de spires limite les combinaisons possibles pour obtenir quatre niveaux de sortie précis. Obtenir des tensions de 440 V, 480 V, 600 V et 690 V avec précision, équilibrage thermique et rendement supérieur à 98 % (norme IEC 60076) requiert des calculs électromagnétiques avancés et une grande expérience de conception.
EFFORTS ELECTRODYNAMIQUES ET GESTION THERMIQUE
Un autotransformateur doit gérer des courants supérieurs à ceux de sa puissance nominale, ce qui nécessite des barres conductrices massives et des chemins à faible impédance. La gestion des efforts électrodynamiques et de la dissipation thermique devient critique lorsque des composants « encombrants » doivent coexister dans des espaces limités.
LA SOLUTION ORTEA NEXT : AUTOTRANSFORMATEUR 800 KVA AVEC DESIGN SUR MESURE
Ortea a développé la solution à travers un processus de conception complet, conforme à la norme IEC 60076-11:2019 pour transformateurs à sec, en vigueur depuis juillet 2019 et mise à jour avec de nouvelles exigences de sécurité et de performance.
CONCEPTION ELECTROMAGNETIQUE ET CALCUL 3D
L’équipe d’ingénierie a réalisé :
- Un modèle électromagnétique avancé pour optimiser le circuit magnétique et la géométrie des enroulements
- Une analyse thermo-mécanique 3D pour gérer la dissipation thermique et les efforts électrodynamiques
- Des calculs FEM (Finite Element Method) pour vérifier la distribution des flux dispersés et contenir les pertes
CONSTRUCTION MECANIQUE POUR UNE ROBUSTESSE MAXIMALE
La réalisation a prévu des solutions constructives spécifiques :
- Géométries optimisées du noyau pour réduire les flux de fuite
- Enroulements avec section transversale surdimensionnée pour limiter l’impédance
- Barres conductrices avec chemins à faible résistance pour minimiser les pertes
- Systèmes de refroidissement dimensionnés pour des cycles d’essai prolongés
CARACTERISTIQUES TECHNIQUES FINALES DE LA MACHINE
Le projet sur mesure d’autotransformateurs à prises multiples a donné naissance à une machine aux performances optimales :
- Rendement supérieur à 99 % à pleine charge
- Courant d’appel contenu dans 3·In
- Pertes totales inférieures à 2 % de la puissance nominale
- Conformité aux classes climatiques E2 C2 F1 selon IEC 60076-11
POURQUOI CHOISIR L’EXPERIENCE ORTEA NEXT POUR LES PARTIES MAGNETIQUES ?
Avec plus de 50 ans d’expérience dans le développement de solutions magnétiques sur mesure, Ortea est un partenaire fiable pour les applications industrielles critiques.
FIABILITE CERTIFIEE POUR LES APPLICATIONS CRITIQUES
Les solutions Ortea sont conçues selon les normes internationales les plus strictes :
- IEC 60076-11 pour transformateurs à sec
- IEC 60076-5 pour la tenue aux courts-circuits
- IEC 60076-10 pour le contrôle du bruit
- Certifications qualité ISO 9001 et ISO 14001
SOLUTIONS 100 % PERSONNALISEES SELON LES EXIGENCES DU CLIENT
Chaque projet est développé via un processus structuré incluant analyse des exigences, sélection des matériaux optimaux, dimensionnement électromagnétique avancé et ingénierie 3D pour optimiser encombrement et performances.
CONFORMITE AUX NORMES INTERNATIONALES
Tous les autotransformateurs Ortea sont conçus en conformité avec la famille de normes IEC 60076, standard de référence international mis à jour en 2024 avec de nouveaux critères d’efficacité énergétique et de durabilité environnementale.
Foire aux questions (FAQ) sur les autotransformateurs pour bancs d’essai
- Pourquoi un autotransformateur est-il recommandé pour les bancs d’essai à 60 Hz ?
Parce qu’il permet plusieurs niveaux de tension avec un encombrement et un rendement meilleurs qu’un transformateur, ce qui le rend idéal lorsqu’il est nécessaire de varier la tension tout en conservant stabilité et précision. - À quoi servent les multiprises (440/480/600/690 V) ?
Pour adapter la tension aux différentes normes des moteurs et reproduire les conditions réelles de fonctionnement lors des essais, sans remplacer l’équipement d’alimentation. - Comment limiter le courant d’appel à 3In pour les grandes puissances ?
Grâce à des géométries optimisées du noyau/des enroulements, à la gestion des flux dispersés, au choix minutieux des matériaux et des chemins de courant, ainsi qu’à des mesures de construction spécifiques mises au point dans des applications similaires. - Pourquoi des barres « surdimensionnées » sont-elles nécessaires ?
Pour maintenir une faible impédance et des pertes réduites à des courants élevés, garantissant une stabilité thermomécanique et une fiabilité même pendant les transitoires et les cycles d’essai prolongés.
