La majorité des appareils électroménagers modernes du matériel médical, de l’équipement de bureau et des systèmes de chauffage utilisent principalement l’électricité comme source d’alimentation. Elle offre des avantages écologiques et pratiques notamment lorsque les systèmes protègent le réseau électrique contre les défaillances. Les stabilisateurs de tension et les onduleurs jouent un rôle essentiel pour prévenir les pertes financières et matérielles potentielles lors de l’utilisation d’appareils électriques. Ces dispositifs agissent comme des intermédiaires entre les sources d’alimentation et les consommateurs d’électricité. Cet article examine lequel de ces appareils choisir pour les différentes situations.
Stabilisateurs de tension
La fonction principale d’un stabilisateur de tension est de transformer la tension électrique entrante et de la maintenir dans des valeurs adaptées au bon fonctionnement des équipements connectés. Pour protéger les appareils contre les surcharges critiques et la surchauffe, cet appareil remplit plusieurs rôles essentiels :
- Supprime les interférences dans le réseau électrique ;
- Compense les hausses et les baisses de tension, y compris les surtensions impulsionnelles ;
- Corrige la forme du signal de sortie ;
- Enfin, il assure une alimentation électrique stable dans un réseau instable.
Quand un stabilisateur est-il nécessaire ?
Un stabilisateur de tension est indispensable dans les réseaux électriques présentant des caractéristiques instables. Cela concerne le plus souvent les systèmes d’alimentation autonome dans les zones résidentielles, comme les maisons de campagne, les lotissements ou les chalets. Dans ces cas même les appareils électroménagers courants tels que les aspirateurs ou les réfrigérateurs nécessitent une protection. Une stabilisation de haute qualité est particulièrement important pour les équipements sensibles comme les systèmes automatiques de chauffage, poste à souder qui ne tolèrent aucun écart de tension.
À prendre en compte: Les performances des différents types de stabilisateurs (à relais, électromécaniques, électroniques et à onduleur) varient considérablement. Vous pouvez en apprendre davantage sur leurs spécificités dans un article dédié. Lors de la comparaison entre ces appareils et les onduleurs (UPS) un point commun ressort :
Les stabilisateurs de tension à onduleur, fonctionnant selon le principe de la double conversion du courant, peuvent assurer une alimentation ininterrompue de courte durée (jusqu’à 200 ms) pour les équipements connectés en cas de coupure soudaine du réseau principal.
Notons que l’on peut considérer ces stabilisateurs de tension dans certains cas comme une alternative à un onduleur (UPS).
Onduleurs (UPS)
Les onduleurs ont pour mission principale de fournir une alimentation ininterrompue aux équipements lors de coupures de courant planifiées ou imprévues. Un élément indispensable de leur conception est la batterie rechargeable qui continue d’alimenter les appareils connectés en cas de défaillance du réseau électrique principal. Cela permet d’éviter l’arrêt brutal des mécanismes sensibles et garantit une sortie correcte avec la sauvegarde des données.
Les onduleurs peuvent-ils également remplir les fonctions de stabilisateurs ? Oui. En plus d’assurer une alimentation de secours ils peuvent accomplir d’autres tâches :
- Filtrer les interférences du réseau et les surtensions impulsionnelles ;
- Stabiliser la tension ;
- Corriger la forme du signal de sortie ;
- Démarrer les appareils en l’absence de courant dans le réseau.
Remarque importante: tous les onduleurs ne possèdent pas l’intégralité de ces fonctionnalités. Examinons les capacités de chaque type d’appareil.
Onduleurs de secours
Les onduleurs de secours fonctionnent selon le principe off-line. Lorsqu’il y a une alimentation dans le réseau, l’onduleur off-line agit comme un filtre réseau et transmet la tension du réseau aux appareils consommateurs sans en modifier les paramètres. En cas de coupure d’électricité ou lorsque la tension dépasse les limites acceptables, la charge est automatiquement transférée vers l’alimentation de secours via les batteries. Lorsque la tension du réseau revient à la normale, le transfert inverse a lieu.
La durée de la pause lors de ces transitions est d’environ 10-12 ms, ce qui peut endommager certains équipements. De plus, le signal de sortie d’un onduleur off-line présente une forme de sinusoïde irrégulière. Cela n’est pas du tout adapté pour alimenter des appareils comme des pompes, des réfrigérateurs, des machines à laver, des climatiseurs, des chaudières, etc. D’autant plus que les onduleurs off-line n’ont pas une grande longévité. Pour des puissances supérieures à 2 kVA leur installation n’a pas de sens pratique.
Les onduleurs de secours off-line peuvent plus ou moins correctement alimenter uniquement des charges impulsionnelles (par exemple, un ordinateur personnel). Ils sont peu coûteux, fonctionnent silencieusement et produisent peu de chaleur, ce qui les rend pratiques pour une installation dans une chambre ou un bureau. Leur principale fonction est de protéger contre une coupure soudaine et de sauvegarder les informations, car le temps d’autonomie est très court (environ 10 minutes à pleine charge).
Étant donné que les onduleurs off-line ne stabilisent pas la tension et offrent une protection limitée contre les interférences électromagnétiques, ils ne peuvent être utilisés que dans des environnements où il n’y a pas de fluctuations importantes du réseau. Dans d’autres situations ces onduleurs nécessitent une connexion à un stabilisateur externe.
Onduleurs linéaires-interactifs
Les onduleurs fonctionnant selon le principe line-interactive sont plus complexes et donc plus fonctionnels. En plus du filtre d’entrée ils sont équipés d’un stabilisateur à plusieurs niveaux ou d’un régulateur de tension universel basé sur un autotransformateur.
En termes de précision le stabilisateur intégré est certes inférieur à un appareil séparé mais il peut néanmoins compenser les variations de tension dans une plage de 20 % par rapport à la norme. Le transfert des appareils vers l’alimentation de secours ne se produit que lors d’écarts plus importants. Par conséquent les commutations sur batterie et inversement se produisent moins fréquemment que pour les onduleurs off-line. Cela réduit les risques de stress pour les équipements et ralentit l’usure des batteries de l’onduleur. De même, la commutation se fait beaucoup plus rapidement (environ 4-6 ms).
Les capacités modestes du stabilisateur intégré et le temps nécessaire pour effectuer la commutation ne permettent pas aux onduleurs linéaires-interactifs de supporter des équipements avec des exigences très strictes en matière de tension (par exemple, pour des systèmes de chauffage, des équipements de laboratoire, médicaux, etc.).
Cependant, si les paramètres du réseau sont proches de la norme et que le problème principal réside dans les coupures ponctuelles, ces onduleurs représentent la meilleure alternative aux modèles off-line. Les onduleurs linéaires-interactifs sont beaucoup plus fiables efficaces et puissants. À ce jour ils dominent dans les installations avec des charges allant jusqu’à 5 kVA. De plus, ils restent silencieux, génèrent peu de chaleur et sont abordables.
Dans des environnements de réseaux électriques autonomes (comme dans un lotissement de résidences secondaires) ou dans des zones avec une alimentation électrique de mauvaise qualité, il est recommandé d’utiliser les onduleurs linéaires-interactifs en combinaison avec un stabilisateur externe.
Onduleurs en ligne
Les appareils fonctionnant selon le principe on-line remplissent deux fonctions : fournir une alimentation de secours aux consommateurs et stabiliser efficacement la tension.
Les onduleurs en ligne sont équipés d’un stabilisateur complet capable de neutraliser une large amplitude de fluctuations du réseau. Ainsi lorsque l’électricité est disponible dans le réseau, l’équipement ne passe pas à l’alimentation de secours uniquement pour se protéger des variations de tension.
Les convertisseurs de ces appareils fonctionnent selon le principe de la double conversion de courant : du courant alternatif au courant continu puis du courant continu au courant alternatif. Cela permet d’atténuer toutes les influences négatives, ce qui génère une sinusoïde pure à la sortie. De plus le signal de sortie parfait est assuré quel que soit la source d’alimentation. Ces appareils peuvent interagir aussi bien avec des batteries qu’avec des générateurs.
Les batteries des onduleurs en ligne peuvent être rechargées à une tension continue inférieure. Elles sont toujours actives et ne nécessitent pas de commutation. C’est pourquoi, les appareils consommateurs reçoivent une alimentation de secours instantanément dès que la tension du réseau disparaît. Cela est particulièrement important pour les équipements très sensibles.
Les inconvénients des onduleurs en ligne sont le niveau élevé de bruit et la dissipation thermique. Et bien sûr, leur coût élevé. Les complexes d’alimentation sans interruption peuvent maintenir en fonctionnement tous types d’équipements électriques : informatiques, médicaux, industriels, de télécommunications, les centres de données, les ascenseurs, les escaliers mécaniques, les pompes, les systèmes de climatisation, de ventilation, de chauffage, etc.
Conclusion
Alors, quel est le meilleur choix : un stabilisateur ou un onduleur ? En réalité on peut comparer correctement seulement deux catégories d’appareils : le stabilisateur de tension à inverter et l’onduleur en ligne capable de stabiliser efficacement la tension.
