Gestion numérique de la vitesse des ventilateurs :
L’adaptabilité est l’un des principaux avantages d’un système de gestion numérique de l’alimentation, offrant à l’utilisateur une approche différente et plus simple que les technologies précédentes. Le contrôle de la vitesse des ventilateurs via la gestion numérique de l’alimentation en est un exemple : il permet un refroidissement précis tout en minimisant le bruit et en améliorant la durée de vie, en temps réel et quelles que soient les conditions de fonctionnement. Pour la gestion thermique d’une alimentation installée dans un système, lorsqu’un flux d’air de refroidissement par ventilateur est nécessaire, plusieurs options sont à considérer du point de vue de la conception. Celles-ci peuvent être regroupées en trois catégories.
L’option la plus courante consiste à utiliser une vitesse de ventilateur fixe, proche de sa vitesse nominale, indépendamment de la température ambiante, de la charge de sortie et de la tension d’entrée. Une fois le ventilateur sélectionné et sa tension d’alimentation définie pour une demande donnée, le niveau sonore et la durée de vie sont quasiment déterminés, deux facteurs critiques pour une alimentation. Pour réduire le bruit et améliorer la durée de vie sans sacrifier la puissance, il est courant de surdimensionner le ventilateur. L'effet secondaire qui en résulte est une réduction de la densité de puissance de l'alimentation, ce qui, à son tour, conduit à un système moins compact.
En effet, pour éviter d'obstruer la circulation de l'air et ainsi assurer un refroidissement adéquat, un dégagement minimal doit être ménagé entre l'alimentation électrique et la structure du système.
Une autre option consiste à utiliser un ventilateur à vitesse autorégulée.
La régulation de la vitesse de ce type de ventilateur dépend exclusivement de la température de l'air entrant, mesurée par un capteur thermique intégré. La vitesse de rotation du ventilateur est indépendante d'autres variables pertinentes, telles que la tension d'entrée et la charge. Bien que cette option permette généralement de réduire la taille du ventilateur, elle n'est pas optimale en termes de niveau sonore ni de durée de vie sur l'ensemble des conditions de fonctionnement.
Enfin, une option moins courante mais plus complète utilise un circuit numérique pour gérer la vitesse du ventilateur en fonction de trois variables : la température ambiante, la charge et la tension d’alimentation. Cette commande numérique est intégrée à la série ROAL DDP400, notamment dans les versions équipées d’un ventilateur (voir figure 1).
La corrélation typique entre la vitesse du ventilateur et la charge de sortie à 230 V CA et à une température ambiante de 25 °C est illustrée par la figure 2.
Cette figure met également en évidence les niveaux de bruit à différents points de la courbe. Lorsque l'alimentation est mise sous tension sans charge, le ventilateur démarre à vitesse maximale, puis s'arrête après un court autotest de quelques secondes. Il reste ensuite à l'arrêt tant que la charge ne dépasse pas 50 W. Au-delà de ce seuil, le ventilateur se met à tourner à basse vitesse (légèrement au-dessus de 3 000 tr/min) de manière intermittente, jusqu'à 100 W. Le cycle marche/arrêt dépend du niveau de charge (entre 50 et 100 W) et de la température ambiante. Au-delà de 100 W, le ventilateur tourne à vitesse réduite constante jusqu'à 175 W, sauf si la température ambiante exige une vitesse plus élevée. Au-delà de 175 W, la vitesse du ventilateur augmente avec la charge appliquée à l'alimentation. À charge maximale, le ventilateur tourne à 75 % de sa vitesse nominale maximale.
Les figures 3 et 4 montrent comment la courbe charge-RPM se déplace respectivement lorsqu'il y a une augmentation de la température ambiante au-dessus de 25°C tout en maintenant la tension d'entrée à 230 VCA, et lorsqu'il y a une diminution de la tension d'entrée en dessous de 110 VCA tout en maintenant une température ambiante de 25°C.
L'augmentation de la température ambiante décale la courbe de vitesse du ventilateur vers la gauche, réduisant ainsi le cycle marche/arrêt à faible charge et accélérant la montée en vitesse à charge élevée. Une diminution de la tension d'entrée en dessous de
110 V CA n'a pas d'effet significatif lorsque la charge reste inférieure à 30 % de sa valeur nominale ; à charge plus élevée, la montée en vitesse est plus réactive. Grâce à la régulation numérique, ces deux effets se combinent en cas d'augmentation de la température et de la tension d'entrée. Dans tous les cas, la vitesse maximale du ventilateur ne dépassera pas 6 500 tr/min (75 % de sa vitesse nominale maximale) et sera toujours ajustée pour un équilibre optimal entre refroidissement, niveau sonore et durée de vie du ventilateur.
Grâce à la mise en œuvre de cette fonction de contrôle numérique, le ventilateur des versions à air pulsé de la série DDP400 produit en temps réel le débit d'air précis nécessaire à un refroidissement efficace, quelles que soient les conditions de fonctionnement. Outre la réduction du bruit et l'allongement de la durée de vie du ventilateur, l'utilisateur bénéficie d'un accès facile à un signal numérique 0-5 V (0 V lorsque le ventilateur est arrêté, 5 V lorsqu'il est en marche). Ce signal peut servir de retour d'information au système intégrant l'unité DDP400. Dans certaines applications, cette fonctionnalité précieuse permet de synchroniser le système de refroidissement global de l'équipement avec l'alimentation électrique.
Auteurs :
Roberto Cappelloni, responsable du développement commercial numérique UE chez ROAL ELECTRONICS SpA -
Traduit par Angel Valls, ingénieur d'application chez Craftec Spain, distributeur de ROAL.
