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Optimisation énergétique des systèmes d’entrainement dans les métiers du bois Bordeaux, le 15 novembre 2013 Baptiste BAUCHET – LEROY SOMER Guillaume BOURGOINT – LEROY SOMER

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Emerson en 2012

24,4 milliards de dollars en volume de ventes

Fabricant et fournisseur mondial

de technologies diversifiées

Environ 135 000 salariés à

travers le monde

Siège à St. Louis,

Missouri, États-Unis

NYSE : EMR

• Présence dans plus de 150 pays (usines et/ou représentations commerciales)

• 235 sites de fabrication à travers le monde

• 120e place du classement 2012 FORTUNE 500 des plus grandes entreprises

américaines

• Société fondée en 1890

Ventes 2012 par secteur

d'activité

Process Management

Network Power

Commercial & Residential Solutions

Industrial Automation

Climate Technologies

• Présence dans plus de 150 pays

(usines et/ou représentations

commerciales)

• 235 sites de fabrication à travers

le monde

• Société fondée en 1890

• 24,4 milliards de dollars en

volume de vente

Emerson en 2012

Emerson Industrial Automation en 2012 Ventes

Ventes 2012 5,2 milliards de dollars

Clients

Applied Industrial, Atlas Copco, Caterpillar,

Dresser Rand, Hitachi, Ingersoll-Rand, Kirloskar,

Kohler, Krones, Motion Industries, Rexel,

Schindler, Sidel, United Technologies

Salariés

Moyenne 2012 ~26,000

Europe

Asie

États-Unis et

Canada

Équipements

industriels Moyen-Orient/Afrique

Automatisation hydraulique

Distribution d’énergie

Transmission d’énergie

mécanique

Production d’énergie

Systèmes

d’entraînement

Amérique Latine

Ventes 2012 par produit Ventes 2012 par secteur géographique

Leroy-Somer

Electric Power Generation : N°1 mondial

Drives & Motors : N°3 Européen

9 300 personnes

Présence industrielle mondiale : Europe,

USA, Mexique, Inde, Chine

R&D : 4% du CA

Centre de formation : plus de 2000

employés ou clients formés chaque année

Économies d’énergie et environnement : les enjeux

Consommation mondiale d’électricité Coût global d'un moteur électrique

sur 10 ans

SECTEUR TERTIAIRE INDUSTRIE

Consommation

électrique

Maintenance

3%

Achat

2%

Moteurs électriques

- Moteurs haut rendement IE2 et Premium IE3

- Motoréducteurs haut rendement

- Vitesse variable

- Solutions synchrones

Dyneo® à aimants permanents

- Optimisation des systèmes

- Éco-technologies

Économies d’énergie et environnement : les solutions Leroy Somer

Vitesse Fixe Moteurs IE2 - IE3

Migration vers des technologies moins gourmandes en énergie

Source : CEMEP - European Committee of Manufacturers

of Electrical Machines and Power Electronics 40

50

60

70

80

90

100

5 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100

Hélicoidaux

Roue et vis

Roue et Vis

Renvoi d’angle à trains

hélicoidaux et couple spiro-

conique

96% (3 trains)

Vitesse Fixe Motoréducteurs IE2

Vitesse variable -Variateur de vitesse

Exemple ventilation

MOTEUR ASYNCHRONE

Rotor à cage Induction

MOTEUR SYNCHRONE

Rotor à aimants

Quelle différence y a t-il entre un moteur à aimants et un

moteur asynchrone ?

I total = I utile + I magnétisant

I magnétisant : 1/3 pertes

I total = I utile

Plus de rendement

Moins d’échauffement

+ de compacité

Vitesse variable Moteur LSRPM / IE4

Rendements moteurs 4pôles @ Cnom & 1500 min-1 sur variateur

85%

87%

89%

91%

93%

95%

97%

33,

7 44,

55,

25,

5 67,

58,

2 910

,2 11 12 1515

,618

,519

,2 2222

,8 25 30 33 37 40 45 55 70 75 85 90 105

110

125

132

145

160

175

200

220

Puissance

LSRPM

IE3 IE2

95.5%

93.1%

92.1%

LSRPM : les performances

79%

81%

83%

85%

87%

89%

91%

93%

95%

97%

33,

7 44,

55,

25,

5 67,

58,

2 910

,2 11 12 1515

,618

,519

,2 2222

,8 25 30 33 37 40 45 55 70 75 85 90 105

110

125

132

145

160

175

200

220

Puissance

LSRPM

IE3

IE2

84.8%

83.8%

95.5%

LSRPM : les performances

Rendements moteurs 4 Pôles @ Cnom à 750 min-1 sur Variateur

- Identification des gisements

- Estimation des économies potentielles

- Estimation des Temps de Retour

sur Investissement

- Estimation des aides à l’investissement (CEE)

25 succursales

commerciales

140 experts

technico-commerciaux

Méthodologie Leroy Somer

- Installation

- Mise en service

- Contrat de service

Un réseau

“Expert en Optimisation Énergétique

des systèmes d’entraînement” (Labellisation)

Mise en œuvre et maintenance

Avant modification du process

1 Moteurs à cage : 75 kW 4 pôles

Vitesse fixe

Consommation à 50 Hz : 65 kWh

Temps de fonctionnement : 8300 h / an

Mise en place provisoire d’un

variateur de fréquence en essai

pour valider la fréquence minimum

de travail

Fmin = 45 Hz pour une puissance

absorbée de 48 kWh, soit 17 kWh

économisés

Exemple d’application n° 1 -

Extraction de poussière

Caractéristiques des moto-ventilateurs

installés :

moteurs : 110 kW , 4 pôles

réseau 400 V 50Hz

Mise en place de variateurs POWERDRIVE :

2 x MDS120T

surcharge 110 %

L’automate gère la demande de débit en fonction

des informations des capteurs, il envoie aux

variateurs une demande de vitesse préréglée VP1,

VP2.

Exemple d’application n° 2 -

Ventilation

0

20

40

60

80

100

120

140

5 15 25 35 45 55 65 75 85 100

% de débit

kW

Pabs réseau

avec Variateur

Pabs avec

ventelle

Puissance

absorbée

116.03

89.43

18.7

25 % 100 %

Gain énergétique par régulation avec variateur

Exemple d’application n° 2 -

Ventilation

Bilan et retour sur investissement par variateur

Dans cet exemple, le retour sur

investissement est relativement court

car on fonctionne près de 25 % du

temps au point générant le plus

d’économie.

% de Débit Heures Energie

Economisée

5% 0 h 0 kW/h

15% 0 h 0 kW/h

25% 2 072 h 146 490 kW/h

35% 0 h 0 kW/h

45% 0 h 0 kW/h

55% 0 h 0 kW/h

65% 0 h 0 kW/h

75% 0 h 0 kW/h

85% 0 h 0 kW/h

100% 5 928 h 0 kW/h

Cumul annuel 8 000 h 146 490 kW/h

Prix du kW/h 0,059 €

Economie réalisée 8 642,91 €

Prix Variateur + Instal 8 500 €

Amortissement 0,96 an

Exemple d’application n° 2 -

Ventilation

Avant modification du Process

- Moteur à cages 75 kW 1500 min-1

EFF2 + variateur de vitesse

- Puissance utile demandée : 75 KW

- Temps de fonctionnement : 1800 h/an,

dont 40% à vide

- Puissance moyenne consommée : 53,5 KWh

Problématique en configuration bois exotique

- Pas assez de couple en dessous de 1000 min-1

- Obligation de ralentir l’avance de la division

- diminution de la productivité

- remplacement de la lame après 8 à 10 heures

de fonctionnement dû à une vitesse de scie

trop importante

Exemples d’application n° 3 -

Scie à ruban

Équipement proposé :

- Moteur synchrone LSRPM 280 SC - 99,7 kW 1800 min-1

- Variateur de vitesse UNIDRIVE SP 110 kW

- Puissance utile demandée : 90 kW

- Temps de fonctionnement : 1800 h / an

Résultats :

- Puissance moyenne consommée : 22 kWh, soit -58%

- Couple moteur permettant de fonctionner en dessous de

1000 min-1 permettant un retour à une vitesse d’avance

normale

- augmentation de la productivité, sciage de 28 à 30 billes

de bois par jour possible, au lieu de 18 à 20

- remplacement de la lame après 16 à 20 heures de

fonctionnement, doublement de la durée de vie des lames

entre deux affûtages

Exemples d’application n° 3 -

Scie à ruban

Merci pour votre attention