Batteries et systèmes à courant continu
L’essai de performance d’un chargeur de batteries démontre que le chargeur ou redresseur maintient la bonne tension pour la batterie, limite son courant, filtre l’ondulation en courant alternatif et protège le réseau à courant continu, et que ses alarmes et son fonctionnement en parallèle sont efficaces. Il est réalisé à la réception et répété en entretien sur les réseaux à courant continu de postes et de télécommunications.
Un chargeur de batteries ou redresseur convertit l’énergie d’alimentation en courant alternatif en courant continu régulé, qui alimente la charge en courant continu et maintient la batterie chargée. L’essai de performance vérifie qu’il le fait correctement dans les conditions qu’il rencontrera en service. Les vérifications comprennent les tensions régulées de floating et d’égalisation, l’ondulation en courant alternatif qui subsiste à la sortie et sur la batterie, la limite de courant qui protège le chargeur et la batterie, la réponse dynamique lors d’un changement de charge, l’équilibre de l’entrée en courant alternatif, l’arrêt sur surtension qui protège l’équipement raccordé et le partage de la charge entre chargeurs branchés en parallèle. L’essai confirme aussi les fonctions et les alarmes du chargeur ainsi que l’interface avec la distribution en courant continu, et sur un chargeur de type télécommunications, il examine le bruit. Un essai facultatif à pleine charge prouve que le chargeur peut fournir sa sortie nominale. Les essais s’appliquent aux chargeurs et redresseurs qui desservent des batteries au plomb ouvertes, régulées par soupape et au nickel-cadmium dans les postes, les centrales, les usines et les installations de télécommunications, et les critères proviennent de normes de l’industrie sur la conception des chargeurs et des réseaux de batteries.
Le chargeur est le cœur d’un réseau à courant continu de poste, et lorsqu’il se comporte mal, c’est la batterie qui en paie le prix. Une tension de floating trop basse laisse les éléments se sulfater et perdre de la capacité, alors qu’une tension trop haute les surcharge, chasse l’eau, corrode les plaques et raccourcit la vie. Une ondulation excessive en courant alternatif échauffe les éléments, sollicite la batterie et peut perturber l’électronique sensible du jeu de barres en courant continu. Un chargeur dont la limite de courant ne fonctionne pas peut se surcharger en rechargeant une batterie déchargée, et un chargeur dont l’arrêt sur surtension ne fonctionne pas peut envoyer une surtension aux relais de protection, aux commandes et aux équipements de communication. Si un chargeur ne signale pas une perte de courant alternatif ou une sortie basse, la batterie peut se décharger en silence jusqu’à ce que le poste n’ait plus d’alimentation de commande. Des chargeurs en parallèle qui ne partagent pas bien la charge s’usent inégalement et perdent leur redondance. Les essais à la mise en service démontrent que le chargeur est configuré et fonctionne comme prévu, et les vérifications périodiques repèrent les réglages dérivés, les condensateurs de filtrage vieillissants et les alarmes défaillantes avant que la batterie ou les charges en courant continu n’en souffrent.
Un chargeur fonctionne comme une source régulée. Son circuit de commande compare la tension de sortie à une référence et ajuste le redresseur pour que la sortie demeure à un niveau choisi malgré les variations de l’alimentation en courant alternatif et de la charge en courant continu. En floating, la tension de sortie est tout juste suffisante pour garder la batterie pleinement chargée au moyen d’un courant d’entretien qui compense l’autodécharge; en égalisation, elle est relevée pendant un temps limité pour amener tous les éléments au même état. Si le courant de sortie dépasse le niveau nominal, une fonction de limitation de courant prend le relais et maintient le courant stable pendant que la tension baisse, ce qui protège le chargeur et empêche une batterie très déchargée d’appeler trop de courant. La sortie redressée n’est jamais parfaitement lisse, car le redressement et la commutation laissent une composante alternative résiduelle, appelée ondulation, que le filtre et la batterie elle-même atténuent. Lorsque la charge change brusquement, la commande a besoin d’un moment pour se rétablir, et cette réponse dynamique montre la stabilité de la régulation. Les chargeurs en parallèle se partagent la charge par statisme ou par des circuits de partage actif, et un circuit de protection arrête le chargeur si sa sortie monte à un niveau susceptible d’endommager l’équipement raccordé.
Les essais sont réalisés avec le chargeur raccordé à son alimentation en courant alternatif et au réseau à courant continu, habituellement avec la batterie en place, et avec les précautions de sécurité appropriées aux équipements sous tension. On note d’abord les tensions et l’équilibre de l’entrée en courant alternatif. Les tensions de floating et d’égalisation sont vérifiées au chargeur et aux bornes de la batterie avec un appareil étalonné, et l’on observe l’effet des variations de charge et d’alimentation sur la régulation. L’ondulation en courant alternatif est mesurée sur la sortie en courant continu et aux bornes de la batterie avec un appareil à valeur efficace vraie ou un oscilloscope, selon une méthode de raccordement adaptée à l’instrument. La limite de courant est vérifiée en chargeant le chargeur, habituellement au moyen d’un banc de charge, jusqu’à l’atteinte du réglage de limite, et l’essai à pleine charge utilise le même équipement pour prouver la sortie nominale. La réponse dynamique est observée en appliquant un échelon de charge et en regardant la tension se rétablir. L’arrêt sur surtension est éprouvé en relevant le réglage de sortie ou en simulant la condition de façon contrôlée. Les alarmes et les indicateurs sont vérifiés en simulant la perte de courant alternatif, la tension basse et haute en courant continu, le défaut à la terre et la défaillance du chargeur, et pour les chargeurs en parallèle, on lit le partage du courant sur chaque unité. Pour un chargeur de télécommunications, le bruit est mesuré avec l’équipement approprié.
Le relevé identifie le chargeur, ses caractéristiques et la batterie qu’il dessert, avec les conditions d’entrée en courant alternatif et les instruments utilisés. Il documente les tensions régulées de floating et d’égalisation trouvées et laissées, l’ondulation en courant alternatif mesurée, les résultats de la limite de courant et de la pleine charge et la réponse dynamique observée. On y note le point où l’arrêt sur surtension a fonctionné, les alarmes et fonctions vérifiées et leur résultat, le partage de charge des unités en parallèle et, pour les chargeurs de télécommunications, les résultats de bruit. Les ajustements effectués, l’état tel que trouvé, tout comportement anormal et l’état de l’interface avec le réseau à courant continu sont consignés.
La performance est jugée par rapport à la spécification du fabricant du chargeur, aux tensions de charge recommandées par le fabricant de la batterie et aux normes de l’industrie applicables. L’IEEE 946-2020 traite de la conception des réseaux auxiliaires à courant continu pour les centrales, et la NEMA PE 5-1997 et la NEMA PE 7-2018 abordent la performance des chargeurs de batteries de type service public et de type télécommunications. L’ANSI/NETA ATS-2025 et l’ANSI/NETA MTS-2023 demandent les vérifications sur place dans leurs sections sur les réseaux à courant continu et les batteries. Les tensions régulées sont comparées aux réglages spécifiés et à la bande de régulation permise, l’ondulation au niveau permis pour la batterie et les charges, et les points de limite de courant et d’arrêt à leurs réglages. Les alarmes doivent fonctionner comme prévu, et les chargeurs en parallèle doivent se partager la charge dans une proportion raisonnable. En entretien, les résultats sont comparés aux précédents pour déceler les dérives. Les limites se trouvent dans ces documents et dans les données du fabricant, et cette page ne les reproduit volontairement pas.
À la réception, l’ensemble complet des vérifications prouve que le chargeur est installé, réglé et fonctionnel selon la spécification, et établit la référence pour les comparaisons ultérieures. En entretien, un ensemble réduit est répété périodiquement, axé sur les tensions, l’ondulation, les alarmes et le partage, tandis que les essais à pleine charge et d’arrêt sont faits moins souvent ou après des réparations. Les chargeurs de type service public et de type télécommunications diffèrent par leurs exigences de bruit et de régulation; la norme applicable change donc. Les chargeurs pour batteries régulées par soupape demandent un contrôle de tension plus serré et souvent une compensation en température, contrairement à ceux des éléments ouverts. Les installations redondantes ou en parallèle ajoutent des vérifications du partage de charge et de l’équilibre d’entrée, et un redresseur alimentant un réseau à courant continu sans batterie a des besoins différents de ceux d’un chargeur de batteries. L’essai à pleine charge et certains essais dynamiques sont facultatifs ou limités lorsque le réseau ne peut être mis hors service ou que le banc de charge ne peut être installé.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
Le floating est la tension constante qui garde une batterie chargée au maximum. L’égalisation est une tension plus élevée appliquée pendant un temps limité pour amener tous les éléments au même état de charge. Les deux doivent respecter les directives du fabricant de la batterie et sont vérifiées pendant l’essai du chargeur.
L’ondulation est le courant alternatif résiduel qui accompagne la sortie en courant continu. Trop élevée, elle échauffe la batterie, sollicite les éléments et peut perturber l’électronique sensible du jeu de barres en courant continu; elle est donc mesurée et comparée au niveau permis.
Il arrête le chargeur si sa sortie monte à un niveau susceptible d’endommager l’équipement raccordé, comme les relais, les commandes et les équipements de communication. L’éprouver démontre que la protection agira si la régulation défaille.
Si un chargeur porte l’essentiel de la charge, il s’use plus vite et la redondance est perdue lorsqu’il tombe en panne. La lecture du courant de chaque unité montre si elles se partagent la charge dans une proportion raisonnable.
Des documents de l’industrie comme l’IEEE 946-2020, la NEMA PE 5-1997 et la NEMA PE 7-2018 décrivent la performance des chargeurs, et les vérifications sur place sont demandées dans l’ANSI/NETA ATS-2025 et l’ANSI/NETA MTS-2023. Consultez-les pour connaître les valeurs.
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