Chute de tension ou sous-tension : quel problème un stabilisateur de tension peut-il résoudre ?

A stabilisateur de tension Il est principalement conçu pour corriger les sous-tensions et les surtensions continues. Il peut également pallier les chutes de tension modérées lorsque celles-ci restent dans sa plage de correction d'entrée et durent suffisamment longtemps pour permettre une régulation. Toutefois, des chutes de tension très brèves ou importantes peuvent nécessiter une protection supplémentaire, telle qu'un onduleur (UPS), un stabilisateur de tension dynamique ou un conditionneur d'alimentation.

La tension électrique reste rarement exactement à son niveau nominal tout au long de la journée. Les installations industrielles, les bâtiments commerciaux et les usines sont souvent confrontés à des problèmes de qualité de l'énergie qui peuvent interrompre la production, endommager les équipements ou réduire le rendement opérationnel.

Voici deux problèmes courants : chute de tension et sous-tension. Ces termes sont parfois utilisés de manière interchangeable, mais ils désignent des conditions électriques différentes. Il est important de bien comprendre cette différence lors du choix d’un stabilisateur de tension, régulateur de tension automatique, ou tout autre équipement de protection électrique.

Qu'est-ce qu'une chute de tension ?

A chute de tension, également appelé « chute de tension, correspond à une baisse de courte durée de la tension efficace.

Selon la terminologie de l'IEEE relative à la qualité de l'énergie, on entend généralement par « chute de tension » une baisse de tension jusqu'à De 10% à 90% de tension nominale pour une durée allant de De 0,5 cycle à une minute.

Parmi les causes courantes, on peut citer :

• Démarrage d'un gros moteur
• Transformateur mise sous tension
• Défauts de court-circuit
• Opérations de commutation des services publics
• Charges industrielles lourdes
• Variations soudaines de la demande électrique

Par exemple, un réseau de 400 V peut chuter brièvement à 300 V pendant plusieurs centaines de millisecondes avant de revenir à la normale.

Comme les chutes de tension se produisent très rapidement, l'éclairage peut ne scintiller que pendant un instant. En revanche, les équipements sensibles tels que les machines à commande numérique (CNC), les automates programmables (PLC), les appareils médicaux, les variateurs de fréquence (VFD) et les équipements des centres de données peuvent s'arrêter, se réinitialiser ou déclencher des alarmes.

Qu'est-ce que la sous-tension ?

Sous-tension Il s'agit d'une situation de longue durée au cours de laquelle la tension d'alimentation reste inférieure au niveau nominal pendant plus d'une minute.

Contrairement à la chute de tension, la sous-tension n'est généralement pas un incident de courte durée. Elle peut persister pendant plusieurs minutes, plusieurs heures, voire devenir un problème d'exploitation quotidien dans les zones où le réseau est fragile.

Parmi les causes courantes, on peut citer :

• Réseaux de distribution surchargés
• Longue distance de transmission ou d'alimentation
• Câbles de section insuffisante
• Faible capacité du réseau électrique public
• Demande d'électricité aux heures de pointe
• Réglages incorrects des prises du transformateur
• Charges industrielles lourdes raccordées à proximité

Exemple :

Objet	Valeur
Tension nominale	400V
Tension réelle	340 V
Durée	Plusieurs heures
État	Sous-tension continue

Ce problème persistant de basse tension peut entraîner une augmentation du courant absorbé par les moteurs, ce qui peut provoquer une surchauffe, une baisse du rendement, le vieillissement de l'isolation, un fonctionnement instable des machines et une réduction de la durée de vie des équipements.

Chute de tension et sous-tension : principales différences

Fonctionnalité	Chute de tension	Sous-tension
Durée	De 0,5 cycle à 1 minute	Plus d'une minute
Comportement de la tension	Chute de tension soudaine	Basse tension continue
Rétablissement	Se remet généralement rapidement	En général, cela dure jusqu’à ce que l’état du réseau s’améliore
Causes courantes	Démarrage des moteurs, défauts, commutation	Réseau électrique fragile, surcharge, ligne d'alimentation longue, câble sous-dimensionné
Impact principal	Déclenchement, réinitialisation, arrêt de l'équipement	Surchauffe, baisse des performances, sollicitation excessive du matériel
Rôle du stabilisateur de tension	Cela n'aide que dans certains cas	Solution principale dans de nombreuses applications
Autre solution possible	Onduleur, enregistreur numérique, stabilisateur de tension	AVR ou stabilisateur de tension

La principale différence réside dans le fait que durée. Une chute de tension est brève et soudaine. Une sous-tension est continue et plus stable, mais reste néanmoins néfaste.

Qu'en est-il des pics de tension ?

Les problèmes liés à la qualité de l'alimentation électrique ne se limitent pas aux chutes de tension.

A pic de tension C'est le phénomène inverse de la chute de tension. Il se produit lorsque la tension dépasse la plage normale pendant un court instant. Dans de nombreux ouvrages consacrés à la qualité de l'énergie, la surtension est généralement décrite comme une augmentation de la tension au-delà de 110% de tension nominale pendant une courte période.

Parmi les causes courantes, on peut citer :

• Suppression soudaine de la charge
• Réglages incorrects des prises du transformateur
• Défauts unifilaires à la terre
• Commutation d'un banc de condensateurs
• Fluctuation de tension du côté du réseau

Une tension excessive peut endommager ou réduire la durée de vie des éléments suivants :

• Alimentations électriques
• Composants électroniques
• Éclairage LED
• Panneaux de contrôle
• Variateurs de fréquence
• Équipements de production sensibles

Un stabilisateur de tension automatique correctement choisi peut réguler aussi bien les tensions d'entrée basses que les tensions d'entrée élevées, ce qui permet de maintenir une tension de sortie stable dans sa plage de correction nominale.

Un stabilisateur de tension peut-il remédier à une chute de tension ?

La réponse dépend de l'ampleur de la chute de tension, sa durée et si elle reste dans la plage de correction d'entrée du stabilisateur.

Un stabilisateur de tension peut s'avérer utile dans les cas suivants :

• La chute de tension est modérée
• La durée de la chute est suffisamment longue pour permettre la régulation
• La tension d'entrée reste dans la plage nominale du stabilisateur
• L'équipement connecté nécessite une tension stable pour fonctionner en continu.

Par exemple, si un stabilisateur triphasé est conçu avec une plage d'entrée de de 304 V à 456 V et un résultat de 380 V ±11 TP3T, il peut corriger de nombreuses fluctuations de tension modérées comprises dans cette plage.

Toutefois, si la tension chute fortement pendant seulement quelques millisecondes, même un stabilisateur rapide risque de ne pas réagir assez vite. Dans ce cas, un équipement tel qu’un UPS, Régulateur de tension dynamique, ou un stabilisateur de tension dédié peut s'avérer nécessaire.

Ainsi, un stabilisateur de tension peut atténuer l'impact de certaines chutes de tension, mais il ne doit pas être considéré comme la seule solution pour toutes les chutes de tension de courte durée.

Un stabilisateur de tension peut-il résoudre un problème de sous-tension ?

Oui. Une sous-tension persistante est l'un des principaux problèmes que les stabilisateurs de tension automatiques sont conçus pour résoudre.

Lorsque la tension du réseau reste inférieure au niveau nominal mais se situe toujours dans la plage d'entrée du stabilisateur, celui-ci augmente automatiquement la tension et fournit une tension de sortie stable à la charge connectée.

Parmi les principaux avantages, on peut citer :

• Rétablit une tension plus proche de la valeur nominale
• Réduit le risque de surchauffe du moteur
• Améliore la stabilité de la production
• Contribue à protéger les équipements électriques sensibles
• Réduit les coupures intempestives dues à une tension insuffisante
• Contribue à un fonctionnement plus fiable de l'usine

Pour les usines situées dans des zones où la tension du réseau électrique est instable, un système correctement choisi stabilisateur de tension industriel ou régulateur de tension automatique triphasé peut constituer une solution efficace pour remédier aux problèmes persistants de basse tension.

Secteurs d'activité couramment touchés par les chutes de tension et les sous-tensions

De nombreuses applications industrielles et commerciales nécessitent une tension stable pour fonctionner de manière fiable.

Parmi les applications courantes, on peut citer :

• Usines de fabrication
• Centres d'usinage à commande numérique
• Usines textiles
• Matériel d'impression
• Machines de moulage par injection de plastique
• Hôpitaux et laboratoires
• Centres de données
• Production de semi-conducteurs
• Lignes de transformation alimentaire
• Machines d'emballage
• Ascenseurs et compresseurs
• Sites miniers et chantiers de construction

Dans ces applications, une tension instable n'affecte pas seulement les performances des équipements. Elle peut également entraîner des pertes de production, des coûts de maintenance, des retards de livraison et des problèmes de qualité.

Choisir le bon stabilisateur de tension

Le choix d'un stabilisateur de tension ne se résume pas à sa capacité de puissance. Le modèle approprié dépend de la tension d'entrée, du type de charge, de la vitesse de réponse requise, des fonctions de protection et de l'environnement d'installation.

Plage de tension d'entrée

Plus la plage de correction d'entrée est large, plus le stabilisateur est capable de faire face à des conditions de réseau instables.

Avant de choisir un stabilisateur, il est recommandé aux utilisateurs de mesurer la plage de tension réelle au fil du temps. Si la tension du réseau descend souvent en dessous de la plage d'entrée nominale du stabilisateur, un modèle standard pourrait ne pas suffire.

Type de charge

Selon les charges, il faut prévoir des stabilisateurs de conception différente.

Les types de chargement courants sont notamment :

• Moteurs à induction
• Compresseurs
• Machines CNC
• Systèmes à variateur de fréquence
• Matériel médical
• Panneaux de contrôle
• Équipements électroniques sensibles

Les charges motrices nécessitent généralement de prêter attention au courant de démarrage. Les composants électroniques sensibles peuvent exiger une réponse plus rapide et une plus grande précision de tension.

Vitesse de réponse

Les stabilisateurs de tension statiques offrent généralement une réponse plus rapide que stabilisateurs de tension de servo. Ils sont souvent utilisés lorsque la tension varie rapidement et que les équipements raccordés sont plus sensibles.

Les stabilisateurs de tension à servocommande sont largement utilisés pour les charges industrielles qui nécessitent une régulation continue de la tension, une grande capacité et un fonctionnement économique.

Choix de la capacité

Le choix d'un stabilisateur ne doit pas se faire uniquement en fonction de la puissance nominale des équipements raccordés. Il convient également de prendre en compte les caractéristiques de charge, le courant de démarrage, le facteur de puissance et les extensions futures.

Dans de nombreuses applications industrielles, le fait de laisser Capacité disponible des modèles 20% à 30% est recommandé, en particulier lorsque des moteurs, des compresseurs ou des équipements de production sont concernés.

Fonctions de protection

Parmi les fonctions de protection utiles, on peut citer :

• Protection contre les surtensions
• Protection contre les sous-tensions
• Protection contre les surcharges
• Protection contre les courts-circuits
• Protection contre les défauts de phase
• Protection de l'ordre des phases
• Protection contre les surtensions
• Fonction de dérivation

Le niveau de protection requis doit être adapté au risque lié à l'application et à l'environnement électrique.

Stabilisateur de tension servo vs stabilisateur de tension statique

Fonctionnalité	Stabilisateur de tension du servo	Stabilisateur de tension statique
Méthode de régulation	Régulation à base de servomoteur et de transformateur	Régulation par électronique de puissance, telle que les IGBT ou les SCR
Vitesse de réponse	Moyen	Très rapide
Précision de tension	Généralement autour de ±1%, selon la conception	Généralement entre ±0,51 TP3T et ±11 TP3T, selon la conception
Maintenance	Faible, mais les pièces mécaniques doivent faire l'objet d'un contrôle périodique	Très faible, moins de pièces mobiles
Application type	Équipements industriels, usines, moteurs, correction de tension générale	Équipements de précision, composants électroniques sensibles, variations rapides de tension
Niveau des coûts	Généralement plus économique pour les grandes capacités	Généralement plus élevé pour une capacité similaire

Ces deux types peuvent s'avérer utiles. Le choix approprié dépend de la sensibilité à la charge, du profil des variations de tension, de la précision requise et du budget.

Tendances du marché de la régulation de tension industrielle

À mesure que les usines se robotisent, il devient de plus en plus important de disposer d'une tension stable.

Les chaînes de production modernes utilisent souvent des automates programmables (PLC), des variateurs de fréquence (VFD), des machines à commande numérique (CNC), des robots, des capteurs et des systèmes de commande numériques. Ces systèmes peuvent être plus sensibles aux variations de tension que les équipements mécaniques traditionnels.

Le développement des usines intelligentes, de l'automatisation industrielle, de l'intégration des énergies renouvelables et des centres de données entraîne une demande croissante de systèmes de régulation de tension plus fiables.

Les stabilisateurs de tension modernes peuvent comprendre :

• Commande numérique
• Surveillance à distance
• Journalisation des événements
• Sortie d'alarme de défaut
• Diagnostics automatiques
• Interface de communication
• Fonctions de dérivation et de protection

Pour les acheteurs industriels, la correction de tension n'est plus le seul critère pris en compte. La fiabilité à long terme, les performances en termes de temps de réponse, le service après-vente et la capacité de personnalisation constituent également des facteurs d'achat importants.

FAQ

Conclusion

La chute de tension et la sous-tension impliquent toutes deux une baisse de tension, mais il ne s'agit pas du même problème. La chute de tension est brève et soudaine, tandis que la sous-tension correspond à un état de basse tension continu.

Un stabilisateur de tension automatique correctement choisi s'avère particulièrement efficace en cas de sous-tension continue et de fluctuations générales de tension. Il peut également pallier les chutes de tension modérées, à condition que celles-ci restent dans la plage d'entrée et les capacités de réponse de l'appareil. En cas de chutes de tension extrêmement brèves ou importantes, une protection supplémentaire, telle qu'un onduleur (UPS) ou un enregistreur numérique (DVR), peut s'avérer nécessaire.

Pour les usines, les bâtiments commerciaux, les centres de données et les installations industrielles, le choix d'une solution adaptée de régulation de tension permet de réduire les temps d'arrêt, de protéger les équipements et d'améliorer la stabilité de fonctionnement.

ZHENGXI Electric propose des stabilisateurs de tension à servocommande, des stabilisateurs de tension statiques et des régulateurs de tension automatiques triphasés sur mesure, destinés aux applications industrielles. Si votre site est confronté à des chutes de tension, à des sous-tensions ou à une tension de réseau instable, communiquez à notre équipe d'ingénieurs la plage de tension d'entrée, le type de charge, la capacité nominale et les exigences de votre application afin que nous puissions vous proposer une solution adaptée.

Suggestions de références externes

• Terminologie de l'IEEE relative à la qualité de l'énergie et définition de la chute de tension
• Références de la CEI relatives à la qualité de l'énergie et à la compatibilité de tension
• Directives relatives à la qualité de l'énergie fournie par le réseau public, le cas échéant