Récupération d'énergie de freinage sur cycles à forte inertie via bus CC de variateurs

Sur les lignes à forte inertie (convoyage lourd, axes de translation, enroulement/déroulement), les freinages fréquents régénèrent de l'énergie sur le bus CC des variateurs. Sans solution de récupération, cette énergie est dissipée en chaleur, augmentant les pertes et les contraintes thermiques. Ce cas d'utilisation montre comment LENZE SAS intègre le module de régénération r750 sur un bus CC existant pour réinjecter l'énergie vers le réseau et améliorer le bilan énergétique.

Problématique industrielle : dissipation de l'énergie de freinage sur bus CC en cycles à forte inertie

Dans de nombreuses applications d'automatisation centrées sur le mouvement, les profils de mouvement alternent accélérations et décélérations avec des masses en rotation ou en translation importantes (forte inertie). Typiquement :

• axes de translation (portiques, navettes, transstockeurs),
• convoyage lourd et manutention cadencée,
• machines d'enroulement/déroulement (bobinage, film, câble, textile),
• systèmes multi-axes avec freinages fréquents et synchronisés.

Ce qui se passe sur l'entraînement lors des décélérations

Lorsqu'un moteur est entraîné par la charge pendant une phase de décélération, l'entraînement fonctionne en mode générateur : l'énergie cinétique est convertie en énergie électrique et remonte sur le bus CC (DC link) des variateurs. Sans dispositif de récupération, cette énergie doit être évacuée pour éviter une surtension du bus CC, le plus souvent via des résistances de freinage et/ou des dispositifs de dissipation associés.

Impacts techniques et opérationnels en l'absence de récupération

• Pertes énergétiques répétées : l'énergie de freinage est transformée en chaleur au lieu d'être valorisée.
• Contraintes thermiques : échauffement des résistances de freinage et du coffret, pouvant imposer de la ventilation/climatisation d'armoire, avec un impact sur la disponibilité.
• Limitation du cycle machine : sur certains profils, la capacité de dissipation peut devenir un facteur dimensionnant (risque de déclassement, surchauffe ou défaut surtension bus CC si l'énergie n'est pas évacuée assez vite).
• Complexité en multi-variateurs : lorsque plusieurs variateurs partagent des profils avec des freinages fréquents, la gestion de l'énergie régénérée devient critique pour la tenue thermique et la continuité de service.

Note : ce contenu est un cas d'utilisation (applicatif) décrivant un scénario type ; aucun client nominatif n'est cité et aucun chiffre spécifique au site n'est avancé.

Solution : réinjecter l'énergie du bus CC vers le réseau avec un module de régénération Lenze r750

Pour valoriser l'énergie générée pendant les décélérations sur des cycles à forte inertie, la réponse consiste à ajouter un module de régénération sur le bus CC des variateurs afin de renvoyer l'énergie vers le réseau (au lieu de la dissiper). LENZE propose pour cela le module de régénération r750.

Principe d'intégration : raccordement direct au bus CC (DC link)

Le r750 se raccorde directement sur le bus CC des variateurs, ce qui permet une intégration adaptée en retrofit comme sur des architectures d'entraînement existantes. Le module est conçu pour être mis en oeuvre sans paramétrage complexe, afin de réduire le temps d'intervention et de mise en service.

Bénéfices techniques pour des freinages fréquents et charges lourdes

• Réduction de la dissipation thermique : baisse de l'énergie évacuée par résistances de freinage, donc réduction des points chauds dans l'armoire et amélioration des marges thermiques.
• Amélioration du bilan énergétique : l'énergie récupérée lors des phases génératrices est renvoyée vers le réseau avec un haut rendement, au lieu d'être perdue en chaleur.
• Architecture simplifiée : installation facilitée par le raccordement au bus CC ; le design vise une intégration rapide, y compris en post-equipement.
• ROI accéléré : la récupération, combinée à la réduction possible d'éléments externes (ex. filtres externes selon architecture), contribue à un retour sur investissement plus rapide sur les machines fortement cyclées.

Quand privilégier cette approche

• Machines avec cycles répétitifs et décélérations fréquentes.
• Applications à forte inertie où l'énergie régénérée est significative.
• Installations existantes où l'on souhaite réduire l'échauffement et améliorer l'efficacité énergétique sans reconfigurer l'ensemble de la chaîne d'entraînement.

Acteur et expertise mobilisés

Cette approche s'inscrit dans l'expertise de LENZE SAS en automatisation centrée sur le mouvement et optimisation énergétique des entraînements. Pour en savoir plus sur l'entreprise : LENZE SAS.