La plupart des sauvegardes industrielles ne sont pas appelées à fonctionner pendant des heures. Un petit système d'alimentation sans interruption, une sauvegarde d'automate ou de compteur, un nœud de périphérie de réseau ou un instrument de terrain ne doivent généralement que franchir une perturbation : maintenir la barre pendant une baisse de tension ou une brève coupure, porter le contrôleur assez longtemps pour un arrêt ordonné et une écriture des données, ou couvrir l'intervalle jusqu'à la mise en ligne d'un groupe électrogène. Ce service de passage possède sa propre norme, l'IEC 62040-3, et son propre caractère électrique. L'article A, le premier de trois sur les petits onduleurs et la sauvegarde d'instrument, dissèque le service et les classes de topologie de la norme, et explique pourquoi un pack nickel-hydrure métallique à haut régime est parfaitement adapté comme source de pont compacte et à large plage de température.
Une centrale de sécurité ou incendie mesure l'autonomie en heures de faible courant ; un petit onduleur la mesure en secondes à minutes de courant substantiel. La trace animée montre la forme caractéristique : un secteur conditionné alimentant la charge en fonctionnement normal, une perturbation — baisse, creux de tension ou coupure complète — détectée et transférée, puis une bande de pont batterie pendant laquelle l'onduleur ou la barre continue porte l'instrument jusqu'au retour de l'alimentation, au démarrage du groupe ou à l'achèvement de l'arrêt contrôlé. Toute la vie de la batterie est une longue attente pleinement prête, ponctuée d'événements courts et relativement puissants.
Ce profil modifie l'exigence vis-à-vis des cellules. La capacité importe moins que la capacité à fournir un courant modéré soutenu sur une barre stable, de manière répétée, après des mois ou des années en pleine préparation, souvent à l'intérieur d'une armoire de commande chaude ou froide. La capacité de régime de pointe et continu, la faible impédance interne et l'endurance en floating passent devant la simple densité d'énergie — les axes sur lesquels le NiMH concourt particulièrement bien.
L'IEC 62040-3 (adoptée en Europe sous le nom d'EN 62040-3) classe les performances des onduleurs avec un vocabulaire précis. La première lettre décrit la dépendance de la sortie à l'alimentation d'entrée en fonctionnement normal. VFD — Voltage and Frequency Dependent (dépendante de la tension et de la fréquence) — est la topologie hors ligne ou à veille passive : la charge fonctionne directement sur le secteur et n'est transférée à l'onduleur que lorsque l'alimentation fait défaut, de sorte que la sortie suit normalement la tension et la fréquence du secteur et qu'un court transfert (quelques millisecondes en général) se produit à la coupure. VI — Voltage Independent (indépendante de la tension) — est la topologie line-interactive, qui conditionne la tension avec un régulateur automatique de tension tandis que la fréquence suit encore le secteur. VFI — Voltage and Frequency Independent (indépendante de la tension et de la fréquence) — est la topologie en ligne à double conversion, qui régénère en continu la sortie à partir du bus continu et est donc indépendante à la fois de la tension et de la fréquence d'entrée, avec une coupure de transfert nulle.
La classification complète est un code à trois caractères qui ajoute une classe d'environnement et une classe de performance, tandis que l'IEC 62040-1 couvre la sécurité et que l'IEC 62040-5 traite des onduleurs continus (DC UPS) — la topologie de plus en plus courante pour sauvegarder directement les instruments alimentés en continu, les automates et les équipements de réseau sans onduleur alternatif. Choisir la classe, c'est choisir le degré de propreté et d'absence de coupure du pont, ce qui fixe les exigences de transfert et de régime de la batterie.
Deux intentions de conception fixent la cible d'autonomie. Le pont jusqu'à l'arrêt dimensionne la batterie pour l'extinction contrôlée de la charge protégée : écriture des données conservées par un automate, mise en position d'un actionneur, journalisation et mise hors tension propre, ce qui pour beaucoup d'instruments et d'équipements de périphérie représente quelques dizaines de secondes à dix minutes. Le pont jusqu'au groupe électrogène dimensionne pour le temps de démarrage et de stabilisation d'un groupe de secours — couramment quelques dizaines de secondes — plus une marge pour un premier démarrage raté et une nouvelle tentative. Le pont jusqu'aux énergies renouvelables ou le passage à travers un défaut dans un micro-réseau peuvent exiger davantage.
Le graphique animé convertit un pack NiMH 24 V fixe en minutes de passage selon les charges d'instrument. C'est un modèle illustratif, mais la relation inverse est exacte : doubler la charge protégée divise par deux le temps de pont. Spécifier la charge de manière réaliste — y compris l'appel de courant d'un contacteur ou d'un instrument redémarrant — est ce qui distingue un onduleur qui achève son pont de celui qui s'effondre à mi-chemin de la séquence d'arrêt.
Dans un onduleur VFD hors ligne, la charge subit une brève coupure pendant que le relais transfère vers l'onduleur ; dans une conception VI line-interactive, la coupure est similaire mais l'AVR a déjà traité les baisses dans sa plage ; une unité VFI en ligne n'a aucune coupure car l'onduleur alimente toujours la charge. Quelle que soit la topologie, la batterie doit accepter la charge instantanément et maintenir la barre dans la tolérance de l'équipement protégé. Une chaîne de cellules à haute impédance interne s'affaisse sous la charge par échelon et peut réinitialiser le contrôleur même qu'elle était censée protéger — un mode de défaillance qui ressemble, de manière trompeuse, à un plantage logiciel.
Des cellules NiMH appariées et à faible résistance présentent une source continue rigide avec un plateau plat de 1,2 V par cellule, si bien que la barre passe proprement du chargeur à la batterie et que l'étage onduleur ou DC-DC voit une entrée stable tout au long du pont. Un modeste condensateur de maintien couvre le transfert inférieur à un cycle dans une conception VFD ; la chaîne NiMH porte ensuite le pont soutenu.
Les petits onduleurs et sauvegardes d'instrument vivent là où vit l'électronique protégée : armoires de commande étanches, kiosques extérieurs, enceintes d'atelier et équipements en bordure de route ou sur les toits, où la température ambiante peut balayer bien au-delà d'une plage de bureau confortable. Une source de sauvegarde dont la capacité n'est évaluée qu'à 20 degrés C livrera moins par une nuit d'hiver ou vieillira prématurément dans une armoire estivale. Le NiMH aqueux tolère une large plage de fonctionnement et, dans les qualités industrielles à large température, maintient une livraison utile dans le froid qui affaiblit gravement le plomb-acide ; sa discipline est une charge sensible à la température, car une charge soutenue au-dessus d'environ 45 degrés C favorise le dégagement de gaz et l'assèchement.
Les coupures se répètent aussi. Un emplacement sujet au réseau peut faire cycler l'onduleur des dizaines de fois par an — chaque événement étant une décharge suivie d'une recharge — et la batterie doit conserver sa capacité de pont à travers des centaines de ces cycles. L'endurance de référence d'au moins 500 cycles de l'IEC 61951-2 cadre l'attente ; un pack choisi avec une marge de fin de vie achève encore son pont nominal tard dans la vie.
Comparez les chimies candidates au service de passage et une position claire se dégage. Le plomb-acide étanche est bon marché et familier mais lourd, faible dans le froid, se sulfate par des cycles superficiels répétés et un long floating, et nécessite du volume pour fournir un haut régime. Le lithium est dense en énergie mais ajoute de l'électronique de protection et d'équilibrage et un poids de transport à un service de courte durée, haut régime et large température qui exploite rarement son avantage énergétique. Les supercondensateurs offrent une durée de vie en cycles quasi infinie et un régime instantané mais seulement quelques secondes d'énergie et une autodécharge raide. Le nickel-hydrure métallique occupe un milieu utile : livraison à haut régime et faible impédance, plateau plat, bonne performance au froid, sécurité aqueuse intrinsèque, sans cadmium et la classification de fret aérien la plus simple.
L'article B transforme cela en une méthode de dimensionnement et de sélection de chimie ; l'article C parcourt le chemin des preuves de l'IEC 62040 et du niveau cellulaire.
Weijiang Power fabrique des cellules NiMH à haut régime et des packs soudés pour les petits onduleurs, les onduleurs continus et le passage d'instruments/automates : chaînes AA, sub-C et C pour des ponts de quelques secondes à quelques minutes, cellules appariées à faible impédance pour un transfert propre et des barres continues stables, qualités à large température pour les armoires étanches, et documentation IEC 61951-2, IEC 62133-1 et UN 38.3. Envoyez votre charge protégée, la durée de pont visée, la topologie (VFD/VI/VFI ou onduleur continu) et l'ambiance de l'armoire, et nous dimensionnerons un pack de pont rigide et reproductible.
