Le câblage AirSTREAM assure un vent frais dans l'armoire de commande

Une étude pratique chez NUMALLIANCE, fabricant français de machines, démontre le potentiel thermique du système de câblage AirSTREAM.

L'entreprise Numalliance SAS dont le siège est située dans les Vosges en France est un des leaders mondiaux des machines à commande numérique pour le formatage du fil, du tube et du méplat métallique. Les machines proposées permettent par exemple de réaliser des systèmes d'alimentation en kérosène, en air chaud et en gaz pour l'industrie aéronautique. Les essuie-glaces, les appuie-têtes, les éléments pour l'électromobilité ainsi que les grilles pour les réfrigérateurs ou encore les caddies font partie des produits fabriqués à l'aide des machines de NUMALLIANCE.

Depuis de très longues années, LUTZE est un partenaire de NUMALLIANCE. Les première relations commerciales ont commencé voilà 25 ans grâce aux câbles ultra flexibles LÜTZE SUPERFLEX®. L'offre d'approvisionnement s'est ensuite étendue au gré de la technicité des machines et comprend aujourd'hui une nomenclature étoffée, qui inclut une cinquantaine de produits différents LÜTZE.

Numalliance a utilisé le système de câblage d'armoire de commande LÜTZE dès la fin des années 1990 pour optimiser la place sur leurs armoires. En coopération avec le bureau d'études NUMALLIANCE, de nombreaux projets différenst ont été réalisés au fil des années , des traverses livrées en vrac au départ pour le montage autonome des sytèmes de câblage aux châssis montés et prêts à câbler depuis 2007.

Une multitude de composants et d'électronique de puissance peut être installée dans les armoires de commande modernes. Rien d'étonnant, car les applications deviennent de plus en plus efficaces et petites. Étant donné que la puissance dissipée par échauffement des composants ne diminue pas en même temps, le dégagement de chaleur dans les armoires de commande ne cesse d'augmenter. Les fabricants de climatiseurs d'armoires de commande ont considérablement optimisé l'efficacité de leurs systèmes de refroidissement ces dernières années, également pour limiter les coûts en énergie.

LÜTZE soutient cette approche d'économie d'énergie, mené par les fabricants d'armoires de commande et de climatiseurs, grâce au système de câblage AirSTREAM. qui permet d'améliorer le climat dans l'armoire de commande et  réduit la puissance de refroidissement active. Contrairement à la structure classique des armoires de commande avec plaque et goulottes, le système AirSTREAM permet de séparer le niveau structurel du niveau de câblage. Les goulottes qui bloquent le flux d'air ne sont plus nécessaires pour installer les câbles. Un effet de cheminée se produit derrière le châssis de câblage. Dans l'idéal, l'air froid est dirigé vers le fond puis vers le bas et remonte enfin par devant. Une zone de refroidissement se forme ainsi à l'arrière du câblage. Cela permet ainsi d'obtenir une circulation de l'air permanente entre le côté avant plus chaud et l'arrière du câblage plus frais.

LUTZE a entrepris avec NUMALLIANCE une analyse de la température dans les armoires électriques dans le cadre d'un projet récent basé sur le système AirSTREAM . Les mesures pour connaître les températures intérieures ont été réalisées sur une cintreuse de tubes FTX par les spécialistes LÜTZE. Une machine composée de sept servomoteurs capable de faire passer un fil, un tube plat et un fil à ressort à partir d'une bobine de matériau de diamètre entre 3 et 16mm.

En effet, la température dans ces armoires peut monter très vite à cause des cadences très élevées et de l'ensemble des variateurs présents.. De plus, de nombreuses machines sont installées dans des pays très chauds où la température ambiante dépasse souvent les 40°C. Une surchauffe dans l’armoire peut donc rapidement endommager les composants et créer des arrêts machines.

Les esperts LUTZE ont installé dix capteurs de température dans l'armoire de commande équipée d'une climatisation. Les mesures ont été effectuées ensuite en conditions réelles pendant la production.

Les résultats des mesures ont fourni de nombreuses informations essentielles. Aucun point chaud critique n'a par exemple été mesuré dans l'armoire de commande. Ensuite, il apparait clairement que la combinaison de la climatisation et du guidage ciblé de l'air de refroidissement permet de maintenir une température comprise entre 34 °C et 44 °C dans l'ensemble de l'armoire de commande. Seule la sortie des variateurs présentait une température maximale de 44 °C. La ligne orange de température ("Above Converter") dans la figure 4 présente cette température, directement à la sortie d'air du convertisseur de fréquence. Cette température ponctuellement élevée n'a cependant pas d'impact sur le résultat globale et est compensée par l'homogénéisation de l'armoire de commande dans son ensemble. Pour résumer : les températures sont fondamentalement plus élevées directement sur les composants, mais elles sont dispersées et homogénéisées par le flux d'air généré par la structure du système AirSTREAM.

La mesure est prise directement sur la sortie d'air du ventilateur du CF (convertisseur de fréquence) qui souffle les 44 °C hors du convertisseur. Comme on peut le constater, cela reste faible dans l'ensemble car l'air se stabilise de façon globale. Les températures seront toujours élevées directement au niveau des composants, mais elles sont dissipées et homogénéisées par le flux d'air.

Les valeurs calculées au préalable via le logiciel en ligne gratuit AirTEMP de LÜTZE étaient quasiment identiques à celles des mesures. Cela confirme concrètement les algorithmes et hypothèses du système LÜTZE AirSTREAM.

Sans tenir compte de la zone d'aspiration de la climatisation mais en considérant l'homogénéisation de l'air sortant du convertisseur, on obtient une différence de température de 4 K dans l'ensemble de l'armoire de commande. Ce résultat confirme l'efficacité de toutes les mesures appliquées par NUMALLIANCE : l'optimisation du positionnement des composants électroniques dans l'armoire de commande du point de vue thermique, le choix de la bonne dimension d'armoire de commande, la climatisation et la circulation de l'air optimisées par la technologie AirSTREAM choisie.

L'utilisation du système de ventilation AirBLOWER, qui est intégré dans le châssis AirSTREAM, permet d'optimiser encore davantage les armoires de commande. Grâce au guidage d'air par les éléments AirBLADE vers les zones de points chauds potentielles, l'homogénéisation des couches de température dans l'armoire peut être perfectionnée.

L'étude prouve qu'avec l'utilisation du châssis de câblage AirSTREAM, il est possible de réduire considérablement le niveau de chaleur et d'homogénéiser le climat de l'armoire de commande. De cette façon, les appareils installés sont non seulement protégés contre un coup de chaleur insidieux, mais leur espérance de vie est également prolongée.

Auteur : Michael Bautz, Responsable Produit Armoire électrique chez Friedrich Lütze GmbH