FR3005069A1 - Installation d'ascenseurs a bateaux double et procede de commande d'une telle installation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation d'ascenseurs à bateaux, qui comporte deux ascenseurs à bateaux (AS1, AS2), comprenant chacun un bac (B1, B2) de réception des bateaux, verticalement mobiles entre des niveaux haut et bas, un agencement de levage des bacs comportant des câbles (8) et de treuils (9), et un système de machines électriques (45) d'entraînement des treuils (9), adaptés pour assurer un transfert de la puissance générée par un bac descendant au bac montant. L'installation est caractérisée en ce que le système comprend pour l'entraînement des treuils (9), des machines électriques adaptées pour fonctionner en mode moteur pour la montée d'un bac (B1 ou B2) et en mode alternateur lors de la descente du bac (B2 ou B1) et des moyens de transfert de la puissance des machines électriques fonctionnant en alternateur d'un bac descendant aux machines électriques fonctionnant en mode moteur du bac montant. L'invention est utilisable pour des installations d'ascenseurs à bateaux.

Description

L'invention concerne une installation de franchissement vertical de la dénivelée d'un escalier d'eau entre un bief amont et un bief aval, pour bateaux, qui comporte deux ascenseurs à bateaux, comprenant chacun 5 un bac de réception des bateaux, verticalement mobile entre les niveaux haut amont et bas aval, un agencement de levage du bac comportant des câbles et des treuils et un système de machines électriques d'entraînement des treuils, adapté pour assurer un transfert de la puissance 10 générée par un bac descendant au bac montant. Une installation dans laquelle deux ascenseurs de bateaux, avec transfert de puissance d'un ascenseur, à savoir l'ascenseur descendant, à l'ascenseur montant est déjà mentionnée dans le brevet US 850 320. Cependant ce 15 document ne donne pas les moyens de mise en oeuvre de la coopération des deux ascenseurs, notamment du transfert de la puissance d'un ascenseur à l'autre. L'invention a pour but de proposer une solution avantageuse à ce problème. 20 Pour atteindre ce but, l'installation selon l'invention est caractérisée en ce que le système comprend pour l'entraînement des treuils des machines électriques adaptées pour fonctionner en mode moteur pour la montée d'un bac et en mode alternateur lors de la 25 descente d'un bac et des moyens de transfert de la puissance des machines électriques fonctionnant en alternateur du bac descendant aux machines électriques fonctionnant en mode moteur du bac montant. Selon une caractéristique de l'invention, 30 l'installation est caractérisée en ce que les machines électriques sont des machines asynchrones. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que chaque bac est suspendu à une pluralité de câbles dont chacun est 35 susceptible d'être enroulé sur un treuil auquel est associée au moins une machine asynchrone équipée d'un dispositif redresseur-onduleur et d'un variateur pour pouvoir fonctionner en modes moteur et alternateur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce qu'un dispositif redresseur-onduleur est pourvu de moyens de filtrage d'harmoniques sur les ondes renvoyées dans la boucle d'alimentation lorsque la machine asynchrone à laquelle il est associé fonctionne en mode alternateur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un poste transformateur dont l'enroulement primaire est monté dans une boucle d'alimentation en puissance et qui comporte une pluralité de sortie d'enroulement secondaire, chacune vers au moins un dispositif redresseur-onduleur associé à un treuil. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de postes transformateurs reliés chacun à une partie de la pluralité de dispositifs redresseurs-onduleurs. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que les parties de système électrique des deux ascenseurs sont couplées à un joint de couplage situé entre les dispositifs redresseurs-onduleurs et les variateurs. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que l'un des deux ascenseurs comprend une partie de système électrique conçu pour assurer la manoeuvre du bac de cet ascenseur et comprenant les postes transformateurs, dispositifs redresseurs-onduleurs et variateurs nécessaires pour la commande des machines asynchrones associées à cet ascenseur, tandis que l'autre ascenseur n'est pourvu que des dispositifs redresseurs-onduleurs et variateurs nécessaires pour la commande des machines asynchrones destinées au manoeuvre du bac de cet ascenseur, les dispositifs redresseurs-onduleurs de cet ascenseur étant reliés au bus de courant continu entre les dispositifs redresseurs-onduleurs et les variateurs du premier ascenseur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce qu'une pluralité de machines électriques telles que machines électriques telles que des machines asynchrones est associée à chaque treuil. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que la pluralité de machines asynchrones est associée à un treuil, chaque machine étant pourvue de dispositifs redresseurs-onduleurs qui sont montés en parallèle pour assurer une redondance.

L'invention concerne également un procédé de commande d'une installation telle que décrite dans la présente invention, caractérisé en ce que son système de commande électrique est adapté pour éviter que les deux ascenseurs soient simultanément consommateurs de puissance fournie par la boucle d'alimentation, lorsque les deux ascenseurs fonctionnent en mode "marche normale" au cours duquel l'un des ascenseurs descend et l'autre monte, avec transfert de puissance. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que le bac destiné à descendre est amené à démarrer avant le bac destiné à monter et que ce dernier reste à l'arrêt jusqu'à ce que les machines asynchrones du bac descendant génèrent de la puissance à fournir aux machines asynchrones du bac destiné à monter. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que le bac montant se déplace à une vitesse supérieure à la vitesse du bac descendant de façon que les machines asynchrones de ce dernier soient toujours en régime alternateur d'alimentation en puissance des machines asynchrones du bac montant pendant la phase d'arrêt de celui-ci.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de franchissement vertical de la dénivelée d'un escalier d'eau entre un bief haut amont et un bief bas aval, pour bateaux, selon l'invention, comprenant deux ascenseurs, dont l'un descend et l'autre monte; - la figure 2 est une vue en perspective d'un ascenseur à bateaux de l'installation de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue latérale schématique de 15 l'ascenseur à bateaux de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective du dispositif de suspension du bac d'un ascenseur à bateaux de l'installation selon l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique du guidage 20 transversal du bac d'un ascenseur à bateaux de l'installation selon l'invention ; - la figure 6 est une vue schématique du guidage longitudinal du bac d'un ascenseur à bateaux d'une installation selon l'invention ; 25 - la figure 7 est une vue en perspective d'un treuil du système de levage d'un bac de l'ascenseur à bateaux selon l'invention ; - la figure 8 montre le schéma électrique de la boucle de puissance et l'implantation des postes de 30 transformation du système électrique d'entraînement des treuils des deux ascenseurs à bateaux de l'installation selon l'invention ; - la figure 9 montre le schéma électrique d'un poste de transformation selon l'invention ; 35 - la figure 10 montre le schéma électrique du couplage électrique entre les bacs des deux ascenseurs à bateaux d'une installation selon l'invention, et - la figure 11 donne le schéma électrique de l'architecture de communication sur le bus CAN. Comme le montre la figure 1, une installation selon l'invention pour le franchissement vertical de la dénivelée d'un escalier d'eau entre un bief haut amont et un bief bas aval, pour bateaux, comprend deux ascenseurs AS1, AS2 à bateaux simples juxtaposés, de type identique et dont la structure est décrite dans la demande de brevet français 11 59 591. Cette installation d'ascenseur à bateaux double est conçue pour permettre d'utiliser l'énergie générée par le bac avalant ou descendant B1 de l'un des ascenseurs AS1 directement pour la manoeuvre du bac B2 montant de l'autre ascenseur AS2. Ce principe de transfert d'énergie entre les deux bacs agit comme un contrepoids dématérialisé. Il conserve les avantages du contrepoids en terme de consommation énergétique tout en évitant les inconvénients du contrepoids physique nécessitant de nombreux équipements supplémentaires, masse supplémentaire importante, etc. L'installation d'ascenseur à bateaux double selon l'invention correspond à l'association de deux ascenseurs simples de même type, équipée d'un dispositif assurant des transferts de puissance d'un bac descendant vers le bac montant. Il est à noter que l'installation peut fonctionner selon trois modes, à savoir un fonctionnement en mode "marche normale", un fonctionnement en mode "dégradé" et un fonctionnement en mode "dissocié". Dans le mode "marche normale" illustré à la figure 30 1, les deux bacs fonctionnent en opposition. Lorsque l'un monte, l'autre descend, lorsque l'un est en haut, l'autre est en bas. Bien qu'ils fonctionnent en opposition, la manoeuvre des deux bacs n'est pas nécessairement exactement synchronisée par les raisons exposées plus 35 loin. La puissance générée par la descente du bac descendant, ou avalant, est transférée au bac montant. Une source externe de puissance vient compenser autant que nécessaire les pertes induites par le rendement du dispositif de récupération et de transfert et tout autre défaut d'alimentation pour délivrer la juste puissance utile à la manoeuvre du bac montant à la vitesse voulue.

Dans ce mode de fonctionnement, les vitesses de manoeuvre des deux bacs sont liées. Plus la vitesse du bac descendant est grande, plus la puissance transférée au bac montant est grande et plus ce dernier a également la possibilité de manoeuvrer à haute vitesse. Ce mode permet donc des manoeuvres à vitesse plus élevée sans appeler des puissances externes importantes. Concernant le fonctionnement en mode "dégradé", en cas d'indisponibilité d'un des deux bacs, le bac opérationnel peut effectuer sa manoeuvre de montée grâce à la puissance fournie par la source externe. Sa vitesse de montée est alors celle autorisée par la puissance installée de cette source externe. En manoeuvre de descente, l'énergie générée par le bac est renvoyée au réseau ou stockée dans un dispositif approprié ou dispersée sur des bancs de résistances. Les manoeuvres de descente peuvent s'effectuer à des vitesses équivalentes aux deux autres modes sous réserve des capacités du réseau ou des dispositifs de stockage ou de dispersion, à absorber les puissances restituées.

Dans le mode « dissocié », les déplacements des bacs ne sont plus coordonnés, ni opposés. Leurs manoeuvres sont totalement indépendantes. Les bacs se partagent la puissance disponible délivrée par la source externe de puissance. Comparé au mode "marche normal", les vitesses des manoeuvres de montée des bacs sont dépendantes de la capacité de puissance de la source externe. Dans ce mode, lors des manoeuvres de descente des bacs, les puissances sont renvoyées en priorité à l'autre bac si celui-ci est en manoeuvre de montée, sinon au réseau, ou stockées dans un dispositif adéquat ou dispersées sur des bancs de résistances. Les manoeuvres de descente peuvent s'effectuer à des vitesses équivalentes aux deux autres modes sous réserve des capacités du réseau ou des dispositifs de stockage ou de dispersion à absorber les puissances restituées. Par conséquent, l'installation d'ascenseur double 5 selon l'invention est équipée d'une seule et même source externe de puissance qui est commune aux deux bacs et est utilisée en mode "marche normale" pour compléter la puissance générée par le bac descendant et déjà transférée au bac montant, en mode « dégradé », pour 10 alimenter le bac restant opérationnel et en mode « dissocié » pour alimenter en partage les deux bacs. Avant de décrire le système électrique de l'installation, on exposera ci-après tout d'abord la structure et les arrangements des deux ascenseurs à 15 bateaux qui sont associés dans l'installation selon l'invention et sont du même type, en se référant aux figures 2 à 7. Bien entendu, il est à noter que les dimensions telles que profondeur, largeur et longueurs des bacs peuvent être différentes. 20 Comme le montre les figures 2 et 3, pour le franchissement vertical de la dénivelée d'un escalier d'eau, un ascenseur à bateaux AS est verticalement mobile entre le niveau haut d'un bief amont 1 et le niveau bas d'un bief aval 2. 25 L'ascenseur à bateaux AS comprend un bac B de réception des bateaux et un agencement 6 de levage du bac. Cet agencement est un agencement à câbles et treuils adapté à de grandes courses. Les câbles sont indiqués sur les figures par la référence 8 et les treuils par la 30 référence 9. L'agencement à câbles et treuils est conçu de façon à assurer toutes les fonctions de manoeuvre et de sécurité sans qu'il soit nécessaire de prévoir un équilibrage, par exemple par contrepoids. Conformément à l'invention, le bac B reste en 35 permanence suspendu à ses câbles 8 aussi bien en manoeuvre qu'en position amont et en position aval. Ainsi, aucun dispositif de verrouillage en position ni en niveau amont ni en niveau aval notamment, qui sont source de pannes ou de fausses alertes, notamment lorsqu'il s'agit de système de contrôle de position des verrous, n'est nécessaire. Il n'y a pas d'appui du bac dans sa position basse, sauf en position de maintenance quand le bac vient reposer sur le socle de l'ouvrage, clairement en-deça de l'altitude du bief aval. Etant donné que les câbles s'enroulent seulement sur les treuils, il n'y a qu'une fatigue minimale dans ces câbles. Le bac B suspendu en permanence à ces câbles 8 reste entièrement libre de se dilater/contracter sans interférence avec des appuis. Le positionnement du bac par rapport aux biefs se fait à chaque manoeuvre par arrêt du bac au même niveau d'eau que celui du bief concerné. Cela permet de conserver le niveau nominal d'eau dans le bac sauf en conditions extrêmes, et donc de ne pas modifier la masse d'eau à lever et cela évite d'avoir à faire des transferts d'eau entre le bac et les biefs avant d'ouvrir les portes. Comme le montre notamment le schéma fonctionnel de la figure 3, le bac B comporte une porte amont 11 pourvue d'un dispositif antichocs intérieur amont 12 et une porte aval 13 pourvue de moyens antichocs intérieurs aval 14. Le bief amont est équipé d'une porte extérieure amont 16 pourvue de moyens d'étanchéité amont 17 et, associés à cette porte, de dispositif antichocs extérieur amont 18. Le bief aval 2 comporte une porte extérieure 20 pourvue de moyens d'étanchéité 21 d'un dispositif antichocs 22. Pour faciliter la compréhension de l'invention, on donnera ci-après certaines dimensions et paramètres pour une installation d'une hauteur de franchissement utile de 39 mètres et comportant un ascenseur à bateaux d'une longueur de 200 mètres. En se reportant à la figure 2, on constate que l'ouvrage de génie-civil d'un ascenseur AS comporte principalement une pluralité de piles ou pylônes en béton 25 et 26, dans le cas de l'exemple représenté douze piles de 61 mètres de hauteur au-dessus du niveau du sol et d'une section au sol de 10x2 mètres. Les fûts sont creux et sont réalisés par quatre voiles en béton d'épaisseur maximum de 40 centimètres à leurs bases. Les piles 25 et 26 sont réparties équitablement de part et d'autre de l'ouvrage. Parmi les piles de l'ouvrage, deux d'entre elles, notées 26, assurent le guidage transversal du bac comme on l'expliquera plus bas et sont en forme de T réalisé par exemple par imbrication de deux piles de 10x2 mètres. Chaque pile fonctionne indépendamment des autres.

Dans le sens longitudinal, des poutres treillis métalliques 27 (visibles sur la figure 4) relient les piles. Ces poutres sont le support des treuils 9 et du plancher 29 (visibles sur la figure 4) surplombant le bac B. Dans l'exemple représenté, leur portée est de 30 mètres, elles courent sur une longueur de 40 mètres et leur hauteur au centre est de 6 mètres. Elles ne sont pas encastrées en tête des piles, elles ne participent donc pas à la stabilité de l'ensemble de la structure en béton. Dans le sens transversal, les piles 25 face à face forment un portique. Elles sont reliées par trois traverses en béton (non représentées) de 21 mètres de portée. Ces traverses sont le support des poutres treillis métalliques 27. Pour protéger les treuils de l'environnement extérieur, une super-structure 32 couvre les treuils. Les piles en béton 25 assurent la stabilité générale de l'ouvrage et sont encastrées en pied dans leurs fondations dans le sens transversal comme dans le sens longitudinal. Les piles en T 26 sont dimensionnées pour encaisser les efforts en situation de séisme, notamment transversaux. Dans le sens longitudinal, le bac B est en appui sur une pile 30 du pont canal du côté du bief amont 1 ou sur une pile d'extrémité 25 qui serait renforcée. Cette pile sera dimensionnée pour résister aux efforts transmis par le bac en situation de séisme, notamment longitudinaux.

Concernant le bac fermé à ses deux extrémités par exemple par des portes levantes 11, 13 et équipées des dispositifs antichocs intérieurs 12, 14 destinés à protéger les portes d'extrémité d'éventuels chocs avec un bateaux, il peut avoir, dans le cas d'exemple, une longueur utile de 195 mètres pour une largeur utile de 12,5 mètres. La profondeur d'eau dans le bac sera constante et pourrait être égale à 4 mètres. Ce bac dont les dimensions sont uniquement données à titre d'exemple comme les dimensions des piles, contient 10600 m3 d'eau, soit une masse d'eau embarquée de 10600 tonnes. La masse du bac, avec tous ses équipements, y compris les câbles qui le supportent, est, dans ce cas d'exemple, évalué à 4400 tonnes. Ceci amène à une masse mobile totale de 15000 tonnes (masse du bac et équipements et eau embarquée) à manoeuvrer sur 39 mètres de hauteur de la dénivelée de l'exemple de l'invention. Le bac est avantageusement une structure métallique mécano-soudée en U et consiste dans le cas d'espèce, donné uniquement à titre d'exemple, en un platelage d'environ 200 mètres de long posé sur cinquante poutres transversales espacées tous les 4 mètres environ sur toute la longueur du bac. Le platelage est constitué d'une plaque de 14 millimètres d'épaisseur et d'une vingtaine d'augets de section 300x300 millimètres. La longueur d'une poutre transversale 31 est de 19 mètres pour une hauteur de 2,5 mètres. Chaque extrémité 35 d'une poutre 31 est suspendue par deux câbles 8. Ainsi, comme évoqué plus haut, le bac est suspendu quasiment en continu sur toute sa longueur par les câbles 8, dans le cas d'espèce donné à titre d'exemple, par 216 câbles, répartis sur les grands côtés du bac, avec un point de levage à peu près tous les 4 mètres. Les poutres transversales 31 sont reliées entre elles dans le sens longitudinal par deux poutres, une au niveau de chaque côté du bac de 1 et 2,5 mètres de hauteur chacune, ce qui permet, en cas de perte d'un point de levage, de conserver une bonne rigidité de la structure et à l'ouvrage de continuer à fonctionner. Le bac est constamment suspendu à ces câbles. Mais il est prévu, en situation de maintenance particulière ou en des circonstances accidentelles, de pouvoir poser le bac plein sur le plancher de l'ouvrage sur des points d'appui situés au droit du côté des points d'attache des câbles. Le bac est ainsi sollicité de la même façon qu'il soit posé sur ces appuis ou suspendu à ces câbles, et cela permet de régler efficacement en position de repos les longueurs et tensions des câbles. Des lisses de guidage (non représentées) par exemple au nombre de huit, réparties en quatre unités sur chaque côté, garnissent les parois latérales intérieures du bac. Ces lisses permettent de guider le bateaux lors de ses manoeuvres d'entrée et de sortie et de protéger le bac. Elles ont pour dimensions par exemple 150 millimètres en largeur pour 150 millimètres en hauteur. Le bac est également équipé d'une multitude de bollards répartis sur ses bords. Ces bollards sont fixes. En se référant aux figures 4 à 6, on décrit ci-après le système de guidage longitudinal et transversal du bac. Conformément à l'invention, pour éviter les mouvements du bac dans le plan horizontal et les chocs destructeurs qui en résulteraient compte tenu des masses en présence, celui-ci est plaqué, sous l'effet de son propre poids, sur l'ouvrage de génie-civil dans le sens longitudinal et transversal, par l'intermédiaire de dispositifs roulants ou glissants de guidage transversal 42 et longitudinal 43. Ceci permet de s'affranchir de l'intégration d'un mécanisme de précontrainte supplémentaire pour éliminer les jeux mécaniques dans les chariots. Le bac est guidé en trois points de façon à conserver le caractère isostatique de l'ensemble. Ainsi, le bac est en appui sur deux points dans le sens transversal et sur un point dans le sens longitudinal. Le guidage transversal est assuré par deux chariots 42 positionnés sur un des grands côtés du bac et le guidage longitudinal par un chariot 43 positionné en bout de bac côté amont, comme le montre la figure 6. Les chariots sont associés à des rails de guidage installés sur les piles de l'ouvrage. Le principe du guidage transversal et longitudinal, qui vient d'être décrit, est assuré par l'inclinaison des câbles 8, de l'angle 8 pour créer une force d'application dans le sens transversal contre le pilier de butée 26 correspondant, comme le montre la flèche Ft de la figure 5, et de l'angle a créant une force agissant dans le sens longitudinal pour appliquer le chariot 43 contre le pilier de butée associé, illustré par la flèche F2 de la figure 6. Ce système comporte seulement des treuils 9 et des câbles 8, sans contrepoids d'équilibrage notamment. Dans ce système, dans le cas d'espèce donné uniquement à titre d'exemple et impliquant une masse nominale à manoeuvrer de 15000 tonnes et d'une hauteur du franchissement de 39 mètres, 108 treuils sont prévus pour manoeuvrer les 15000 tonnes du bac. Ils sont répartis sur les 200 mètres de l'ouvrage de part et d'autre du bac. La figure 7 montre un treuil 9 avantageusement utilisable dans le cadre de l'invention. Ce treuil est pourvu de quatre moteurs-freins asynchrone 45 qui entrainent en rotation, chacun par l'intermédiaire d'un pignon 47, une couronne dentée 48 solidaire en rotation du tambour 49 du treuil. Le tambour d'un grand diamètre d'enroulement permet l'enroulement de deux câbles 8 et présente un rainurage pour une seule couche d'enroulement. Toujours à titre d'exemple, la capacité nominale d'un treuil dans le cas d'espèce est avantageusement de 160 tonnes, la capacité maximum admissible d'un treuil de 170 tonnes et la capacité nominale pour cent treuils de 16000 tonnes, chaque moteur ayant une puissance nominale de 45 Kw.

En fonctionnement normal, les quatre moteurs 45 à freins intégrés de chaque treuil 9 sont sollicités pour manoeuvrer le bac. Ils sont utilisés en-deçà de leur capacité maximale. Ainsi, en cas de panne ou de maintenance d'un des quatre moteurs d'un treuil, les trois moteurs restants peuvent assurer la montée du bac à sa vitesse de manoeuvre nominale. Dans le cas de deux moteurs simultanément indisponibles sur le même treuil, grâce à l'impact avantageux des rendements, la descente est possible pour une mise en sécurité du bac. Cette grande redondance de moteur permet de maximiser la disponibilité de l'installation et est un gage de sécurité extrêmement important. Le système treuils/câbles est commandé en déplacement et la position en rotation des tambours de treuil est contrôlée en permanence. Les 108 treuils sont asservis de façon à contrôler en permanence le déplacement de chacun et à corriger en conséquence. Cette disposition permet de garantir l'horizontalité du plan d'eau du bac. Une correction en couple intervient lorsqu'une différence de charge entre les différents treuils atteint un certain seuil. Il est à noter que l'on contrôle de façon permanente le courant des moteurs et en cas de perte de courant, les treuils sont immédiatement arrêtés.

Etant donné que chaque treuil 9 est équipé ici de deux câbles 8, le système de levage comporte, dans l'exemple choisi, 216 câbles. Chaque treuil peut aussi être conçu pour un seul câble et donc 108 câbles au total par bac. Le fait que le bac est constamment suspendu à ces câbles assure que ceux-ci restent sous tension permanente, ce qui limite leur fatigue. Les attaches des câbles aux poutres du bac sont des rotules autorisant au besoin les variations d'inclinaison des câbles et de leur chape d'extrémité pendant les manoeuvres. L'invention prévoit la possibilité d'équilibrer la charge entre deux câbles montés sur un même treuil. Pour cela, des ridoirs sont installés sur chaque câble. Lors de l'installation et des opérations de maintenance, on règle le ridoir en contrôlant la tension du câble à l'aide d'un outil de mesure, jusqu'à atteindre la même tension dans ces deux derniers. En cas d'incendie, un système déluge déversera une grande quantité d'eau sur chacun des câbles. On décrira ci-après le système électrique de commande des treuils qui permet notamment le transfert de la puissance générée par un bac descendant au bac montant, en se référant aux figures 8 à 11.

Comme on le voit sur la figure 8, le système comprend un poste de livraison PL situé au pied de l'ouvrage, qui est alimenté par deux câbles électriques représentant le réseau qui constitue la source de puissance électrique extérieure. A titre d'exemple, le poste de livraison pourrait fournir une puissance de l'ordre de 9,5MW pour des ascenseurs de hauteur de l'ordre de 22m, 28m et 32m (correspondant à 8,5 MW pour les treuils tous rendements compris et 1 MW pour les équipements électriques divers et les utilités) et 12,5 MW pour un ascenseur de l'ordre de 44m. Ce poste dessert en boucle de puissance haute tension triphasée HT une pluralité de postes transformateurs PI, à savoir six postes dans l'exemple représenté. La puissance est ensuite distribuée aux armoires treuil AI, dans l'exemple au nombre de 108, c'est-à-dire un poste transformateur pour 18 armoires et une armoire par treuil. Comme le montre la figure 9, chaque poste transformateur PI comprend deux transformateurs Tl, 12, et comporte une borne d'entrée et une borne de sortie au côté primaire et, au côté secondaire, 18 sorties, chacune vers une armoire treuil AI. Mais pour avoir une redondance complète, chaque transformateur Tl et 12 est dimensionné pour pouvoir desservir seul les 18 armoires. A cette fin les deux transformateurs sont mis en parallèle, configuration où chacun peut être mis en service pendant que l'autre est hors service, comme l'indiquent les commutateurs.

A titre d'exemple, les postes transformateurs sont de tension de 400V sur le secondaire de 2 x 2,7 MVA unitaire. Le système électrique ainsi configuré permet à un 5 ascenseur AS comportant un bac B1 de fonctionner de façon autonome. La figure 8 montre le système dans sa configuration pour une installation d'ascenseur double comportant les deux ascenseurs AS1, A52 de la figure 1 dont chacun 10 comporte un bac B1 ou B2. Dans la configuration d'ascenseur double, dans l'exemple représenté, les six postes transformateurs PI sont associés à l'ascenseur AS1 comportant le bac Bi. A l'ascenseur A52, donc au bac B2, sont associés seulement six ensembles d'armoires treuils 15 EAT1 à EAT6 comportant chacun dix huit armoires Al2. Ces armoires Al2 sont reliées par des liaisons inter-armoire treuil LIA dont une liaison est prévue entre chaque armoire AT1 du bac B1 et son armoire homologue Al2 du bac 2, mais dont seulement 2 sont représentés pour chaque 20 ensemble EAT. La figure 10 montre l'interconnexion de deux armoires AT1 et AT2 homologues. Sur cette figure on voit à gauche le schéma électrique d'une armoire treuil AT1 du bac B1 qui est relié à la borne de départ correspondant 25 du poste transformateur PI par la liaison notée LPT, et à droite le schéma électrique de l'armoire treuil AT2 homologue du bac B2. L'armoire treuil AT1 comprend deux dispositifs redresseur-onduleurs RO, de préférence de type connu sous 30 la dénomination AFE. Chaque redresseur-onduleur RO est relié à deux variateurs VA dont chacun est associé à un des quatre moteurs 45 du treuil auquel l'armoire est dédiée. Les bus de courant continu DC des deux redresseur-onduleurs sont interconnectés de façon que 35 l'un des dispositifs RO soit redondant, puisqu'un dispositif peut desservir les variateurs des quatre moteurs.

On peut prévoir de scinder l'armoire en trois parties séparées par exemple par des parois coupe feu (gestion incendie), une cellule centrale comprenant la télécommande (alimentation, périphérique, automate standard et de sécurité, contacteurs de frein, relais) et les deux autres comprenant la moitié de la partie puissance. Dans ces dernières parties il y a dans chacune d'elle deux variateurs d'un même treuil, ce qui fait qu'en cas d'incendie on peut toujours alimenter les deux moteurs de chaque treuil via les variateurs restant afin de permettre la descente du bac en sureté. Les freins, en manque de courant (pour la sécurité) sont alimentés directement via les postes transformateurs PI, sans passer par le bus DC et commandés sur la boucle 15 de sécurité sans passer par les automates. Les dispositifs RO de type AFE constituent des ponts redresseurs-onduleurs, générateurs et régulateurs de la tension continue des bus DC. Ils sont dédiés à chaque groupe de quatre variateurs. Ils sont installés en 20 redondance, à savoir deux par bus, et garantissent simultanément les fonctions de suppression des harmoniques en onduleur et du redressement en redresseur. Comme on le voit sur la figure 10, dans l'exemple représenté, les variateurs VA associés aux machines 25 asynchrone 45 du bac B2 du deuxième ascenseur à bateaux AS2 sont directement reliés au bus DC entre les dispositifs redresseurs-onduleurs et les variateurs. Comme dans l'armoire treuil AT1, deux paires de deux variateurs sont connectées au bus DC pour la connexion 30 aux deux paires de machines asynchrones du treuil correspondant. On constate encore qu'un banc de résistances BR est relié au bus DC. En situant la connexion inter-ascenseur au niveau des bus DC de courant continu, lorsqu'un ascenseur est 35 producteur et l'autre générateur de puissance, on évite les pertes dues aux dispositifs RO qui fonctionnent dans un sens en filtrage/onduleur et dans l'autre en tant que ponts redresseurs. Les dispositifs RO fonctionnent en ponts redresseurs dans le sens de la consommation d'énergie prélevée sur la boucle d'alimentation HT via les postes transformateurs. Ils sont équipés de filtres qui suppriment les harmoniques dans les ondes renvoyées aux postes transformateurs, puis dans la boucle lorsque les machines asynchrones fonctionnent en mode alternateur. En choisissant dans chaque armoire treuil deux dispositifs RO, l'invention prévoit une redondance.

Mais pour une meilleure précision et réactivité de la régulation en tension du bus DC de tension continue de chacun des groupes treuils, on peut placer un dispositif RO à proximité d'un ascenseur qui fonctionne par exemple en mode moteur et l'autre à proximité de l'autre ascenseur (non représenté). La figure 11 donne le schéma de l'architecture de communication sur le bus de terrain CAN. Elle montre les quatre groupes moteurs GM associés à un demi-treuil puisqu'un treuil est adapté pour l'enroulement de deux câbles dans l'exemple (un treuil complet en cas d'un câble par treuil). Chaque groupe moteur comporte un moteur M, un frein F, un réducteur R et un pignon P. A chaque groupe moteur est associé un variateur VA. Les quatre variateurs montrés sont reliés au bus DC qui est connecté, d'une part, à deux dispositifs redresseurs-onduleurs RO et un pack transistor PTR destinés à assurer un freinage de secours en cas d'absence de réseau. Un codeur absolu treuil CAT, naturellement doublé, est associé aux pignons P et un capteur anti-chevauchement ACH est associé au treuil. Le codeur et le capteur sont reliés au bus CAN. Les variateurs VA impairs sont reliés au bus CAN par des lignes moteurs impaires LMI et les variateurs paires par des lignes moteurs paires LMP. Les freins F sont reliés au bus CAN par une ligne LF. On constate encore qu'un automate déporté AD qui gère par exemple 18 treuils, 18 codeurs et 72 moteurs en fonction "équilibre de charge" est connecté au bus CAN.

On décrira ci-après le fonctionnement de l'installation à ascenseur double selon l'invention qui vient d'être décrite et est représentée, à titre d'exemple, aux figures.

Le système électrique est conçu pour que l'installation au moins lorsqu'elle fonctionne en mode "marche normale" ne nécessite pas plus d'énergie que consomme une installation qui ne comporterait qu'un seul des deux ascenseurs. Pour respecter cette disposition, le programme de fonctionnement de l'installation selon l'invention prévoit qu'au mode de marche normale, c'est l'ascenseur descendant qui démarre en premier et l'ascenseur montant entame sa montée dès que l'ascenseur descendant a atteint un minimum de production de puissance permettant le démarrage de l'ascenseur montant. En procédant ainsi, on évite que les deux ascenseurs consomment au démarrage de l'énergie devant être fournie par la boucle d'alimentation, en même temps. En effet, au démarrage, à vitesse nulle, que le bac monte ou descende, il consomme typiquement au plus 40% de sa puissance. A la descente, la puissance appelée s'annule lorsqu'il a atteint moins de la moitié de sa vitesse maximale. Puis, après son démarrage, l'ascenseur montant est amené à se déplacer plus vite que l'ascenseur descendant pour arriver en fin de course avant l'ascenseur descendant. Ainsi l'ascenseur descendant fonctionnant toujours en générateur fournit à l'ascenseur montant la puissance nécessaire jusqu'à l'arrêt à vitesse nulle et la tombée des freins mécaniques.

Les mouvements des deux ascenseurs sont coordonnés de telle façon que l'ascenseur montant est déjà en arrêt lorsque l'ascenseur descendant entre dans sa phase de freinage au cours de laquelle il cesse d'être générateur d'énergie et devient consommateur de l'énergie que lui fournie la boucle d'alimentation. Ainsi, selon l'invention on prévoit donc que le bac montant entame son ascension uniquement quand le descendant devient producteur d'électricité et qu'il termine son ascension avant que le bac avalant redevienne consommateur. Il est à noter que les dispositifs redresseur-5 onduleurs fonctionnent en mode redresseur ou onduleur en fonction de la valeur de la tension régnant au bus DC. A cette fin les variateurs sont dimensionnés pour fonctionner à une tension prédéterminée appropriée. Si la tension du bus DC chute en-dessous de la valeur de 10 référence, il y a un appel d'énergie à partir de la boucle d'alimentation, à travers les dispositifs RO. Par contre lorsque la tension est supérieure à la tension de référence, il y a injection d'énergie dans les postes transformateurs, puis vers la boucle à travers les 15 dispositifs RO, qui fonctionnent alors en onduleurs et filtres de suppression des harmoniques. Il ressort de ce qui précède qu'au cours du fonctionnement en mode « marche normale », la puissance générée par la descente du bac descendant est transférée 20 au bac montant. La source externe de puissance a uniquement pour rôle de compenser autant que nécessaire les pertes induites par le rendement du dispositif de transfert et tous les autres défauts d'alimentation pour délivrer la juste puissance utile à la manoeuvre du bac 25 montant à la vitesse voulue. Dans ce mode de fonctionnement, les vitesses de manoeuvre des deux bacs sont liées. Plus la vitesse du bac descendant est grande, plus la puissance transférée au bac montant est grande et plus ce dernier a la possibilité de manoeuvrer à haute 30 vitesse. Ainsi, le mode "marche" normale permet donc des manoeuvres à vitesse élevée sans appeler une puissance externe importante. Les moteurs sont dimensionnés en puissance en conséquence. 35 En cas d'indisponibilité d'un des deux bacs, c'est- à-dire en mode de fonctionnement "dégradé" le bac opérationnel peut effectuer sa manoeuvre de montée grâce à la puissance apportée par la seule source externe. Sa vitesse de montée est alors celle autorisée par la puissance installée. En manoeuvre de descente, l'énergie générée par ce bac est renvoyée au réseau ou stockée dans un dispositif de stockage approprié ou dispersée sur les bancs de résistance BR. Dans le mode de fonctionnement "dissocié", les déplacements des bacs ne sont plus coordonnés, ni opposés. Leurs manoeuvres sont totalement indépendantes.

Les bacs se partagent leur puissance disponible délivrée par la source externe de puissance. Comparées au mode "marche normale", les vitesses des manoeuvres de montée des bacs sont dépendantes de la capacité de puissance de la source externe.

Dans ce mode, lors des manoeuvres de descente des bacs, les puissances sont renvoyées en priorité à l'autre bac si celui-ci est en manoeuvre de montée, sinon au réseau ou stockées au dispositif de stockage approprié ou dispersées sur les bancs de résistance. Les manoeuvres de descente peuvent s'effectuer à des vitesses équivalentes aux deux autres modes sous réserve des capacités du réseau ou des dispositifs de stockage de dispersion à absorber les puissances restituées. Il ressort des remarques qui précèdent, que l'installation à ascenseur double selon l'invention est équipée d'une seule et même source externe de puissance. Cette source est commune aux deux bacs et est utilisée en mode "marche normale" pour compléter la puissance générée par le bac descendant et déjà transférée au bac montant, en mode "dégradé", pour alimenter le bac restant opérationnel et en mode "dissocié" pour alimenter en partage les deux bacs. L'installation selon l'invention présente de multiples avantages. Cette installation à deux bacs permet une forte capacité de trafic, possède une grande souplesse d'utilisation et apporte une grande disponibilité. Elle est dotée d'une efficacité énergétique optimale. En effet, en mode « marche normale », le bac descendant alimente en énergie le bac montant et la consommation d'énergie externe est minimale. L'alimentation externe n'est utile que pour compenser les pertes liées au rendement des installations. En ce mode "marche normale", les vitesses de manoeuvre des deux bacs peuvent être plus élevées sans recourir à une puissance installée très importante. C'est un avantage supplémentaire du point de vue de la capacité de trafic. L'ouvrage est ainsi moins dépendant des tarifs et autres contraintes imposés par le réseau fournisseur d'électricité. Le choix de la quantité de puissance externe installée relève des concepteurs selon les vitesses de manoeuvre qu'ils retiennent. Le coût d'investissement est minimum pour l'installation à ascenseur double et la facture énergétique à trafic donné est minimum. Il est à souligner que la position du point de couplage électrique des deux ascenseurs, choisie entre les dispositifs redresseurs-onduleurs et les variateurs, c'est-à-dire sur les bus du courant continu est déterminante et avantageuse. Ce choix assure un meilleur rendement et permet de minimiser la consommation énergétique et ainsi le coût d'exploitation. En effet, la position du couplage juste en amont des moto-variateurs des treuils permet de maximiser le rendement de la boucle de transfert de puissance. Ce rendement est déterminant car il conditionne la consommation d'énergie finale de l'installation. En fonction des fréquences d'utilisation de l'installation et des années de fonctionnement prévues, le rendement peut être facteur déterminant non seulement en termes de coût d'exploitation mais aussi de respect de l'environnement. Si le couplage avait été réalisé plus en amont, 35 c'est-à-dire en amont des ponts redresseurs-onduleurs, des postes transformateurs ou du poste de livraison, la "chaîne" de transfert de puissance inter-bac serait composée, en fonction du niveau de couplage, des équipements supplémentaires suivant : poste de livraison, transformateur et ponts redresseurs-onduleurs entrainant ainsi la dégradation du rendement de transfert de puissance par allongement de cette "chaîne". La position du couplage en amont des moto-variateurs est compatible avec le principe initial de pilotage des organes de manoeuvre, à savoir les treuils, ensemble moto-réducteur. Il est à souligner que l'invention permet de maintenir un niveau de sécurité élevé sans équipement supplémentaire ou redondance particulière, par rapport à une installation ne comportant qu'un seul ascenseur. En conclusion, le système électrique selon l'invention permet de mettre en commun et à la disposition de chacun des bacs les équipements à capacité égale de la chaîne de distribution de puissance d'une installation à bac unique, sans pénaliser la redondance et donc la sécurité et la fiabilité de l'ouvrage, ni remettre en question le principe de commande et de pilotage du système multi treuils à multi moteurs. Bien entendu de multiples modifications peuvent être apportées à l'installation telle que décrite et représentées car cette installation a été donnée à titre d'exemples. Ainsi des modifications peuvent être apportées à la configuration des ascenseurs à bateaux, sans changer le système de commande électrique. D'autre part, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de machines asynchrones et de machines électriques d'autres types appropriés peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Installation de franchissement vertical de la dénivelée d'un escalier d'eau entre un bief amont (1) et un bief aval (2), pour bateaux, qui comporte deux ascenseurs à bateaux (AS1, AS2), comprenant chacun un bac (B1, B2) de réception des bateaux, verticalement mobiles entre les niveaux haut amont et bas aval, un agencement de levage des bacs comportant des câbles (8) et de treuils (9), et un système de machines électriques (45) d'entraînement des treuils (9), adaptés pour assurer un transfert de la puissance générée par un bac descendant au bac montant, caractérisé en ce que le système comprend pour l'entraînement des treuils (9), des machines électriques (45) adaptées pour fonctionner en mode moteur pour la montée d'un bac (B1 ou B2) et en mode alternateur lors de la descente du bac (B2 ou B1) et des moyens de transfert de la puissance des machines électriques (45) fonctionnant en alternateur d'un bac descendant aux machines électriques (45) fonctionnant en mode moteur du bac montant.
2. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les machines électriques (45) sont des machines asynchrones.
3. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque bac (B1, B2) est suspendu à une pluralité de câbles (8) dont chacun est susceptible d'être enroulé sur un treuil (9) auquel est associée au moins une machine asynchrone (45) équipée d'un dispositif redresseur-onduleur (RO) et d'un variateur (VA) pour pouvoir fonctionner en modes moteur et alternateur.
4. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un dispositif redresseur-onduleur (RO) est pourvu de moyens de filtrage d'harmoniques sur les ondes renvoyées dans la boucle d'alimentation (HT)lorsque la machine asynchrone (45) à laquelle il est associé fonctionne en mode alternateur.
5. 5. Installation selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un poste transformateur (PI) dont l'enroulement primaire est monté dans une boucle d'alimentation en puissance (HI) et qui comporte une pluralité de sortie d'enroulement secondaire, chacune vers au moins un dispositif redresseur-onduleur (RO) associé à un treuil (9).
6. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de postes transformateurs (PI) reliés chacun à une partie de la pluralité de dispositifs redresseurs-onduleurs (RO).
7. 7. Installation selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les parties de système électrique des deux ascenseurs (AS1, AS2) sont couplées à un joint de couplage situé entre les dispositifs redresseurs-onduleurs (RO) et les variateurs (VA).
8. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'un des deux ascenseurs (AS1, AS2) comprend une partie de système électrique conçu pour assurer la manoeuvre du bac (B1, B2) de cet ascenseur et comprenant les postes transformateurs (PI), dispositifs redresseurs-onduleurs (RO) et variateurs (VA) nécessaires pour la commande des machines asynchrones (45) associées à cet ascenseur, tandis que l'autre ascenseur n'est pourvu que des dispositifs redresseurs-onduleurs (RO) et variateurs (VA) nécessaires pour la commande des machines asynchrones (45) destinées au manoeuvre du bac de cet ascenseur, les dispositifs redresseurs-onduleurs (RO) de cet ascenseur étant reliés au bus de courant continu (DC) entre les dispositifs redresseurs-onduleurs (RO) et les variateurs (VA) du premier ascenseur.
9. 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 35 8, caractérisée en ce qu'une pluralité de machines électriques telles que des machines asynchrones (45) est associée à chaque treuil (9).
10. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la pluralité de machines asynchrones (45) est associée à un treuil (9), chaque machine étant pourvue de dispositifs redresseurs- onduleurs (RO) qui sont montés en parallèle pour assurer une redondance.
11. 11. Procédé de commande d'une installation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que son système de commande électrique est adapté pour éviter que les deux ascenseurs (AS1, AS2) soient simultanément consommateurs de puissance fournie par la boucle d'alimentation, lorsque les deux ascenseurs fonctionnent en mode "marche normale" au cours duquel l'un des ascenseurs descend et l'autre monte, avec transfert de puissance.
12. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bac destiné à descendre est amené à démarrer avant le bac destiné à monter et que ce dernier reste à l'arrêt jusqu'à ce que les machines asynchrones du bac descendant génèrent de la puissance à fournir aux machines asynchrones du bac destiné à monter.
13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le bac montant se déplace à une vitesse supérieure à la vitesse du bac descendant de façon que les machines asynchrones de ce dernier soient toujours en régime alternateur d'alimentation en puissance des machines asynchrones du bac montant pendant la phase d'arrêt de celui-ci.30