Les variateurs de fréquence (VFD) sont des dispositifs qui permettent de réguler les moteurs asynchrones en modifiant la fréquence de la tension de sortie. Ces appareils sont paramétrés en fonction de l’application : ventilateurs, extracteurs industriels et hottes, tapis roulants, pompes, mélangeurs, scies, vibrateurs, souffleurs, séchoirs industriels, totems publicitaires, etc. Ils sont connus sous l’acronyme VFD (Variable Frequency Drives).
Un variateur de fréquence est alimenté par le réseau alternatif de l’installation et converti en courant continu par un pont redresseur. À travers un filtre, le variateur lisse le courant continu pour obtenir un signal plus propre, puis le reconvertit en courant alternatif dont la fréquence et l’amplitude sont contrôlées par le variateur. Le dispositif utilise des semi-conducteurs qui passent rapidement de l’état de conduction à l’état de coupure pour produire une forme d’onde de sortie contrôlée.
Dans une dernière étape, le VFD ajuste la fréquence du signal de sortie pour contrôler la vitesse du moteur. Plus la fréquence est élevée, plus la vitesse du moteur est élevée. Il peut également comprendre un circuit de commande qui ajuste la fréquence de sortie en fonction de la demande de vitesse du moteur. Cela peut se faire en fournissant un retour d’information sur la vitesse du moteur par le biais de capteurs, ou en programmant des paramètres prédéfinis.
Les variateurs de fréquence réduisent l’usure mécanique et prolongent la durée de vie de l’équipement, car le processus de démarrage et d’arrêt du moteur se fait en douceur. La précision du contrôle de la vitesse, de la direction et du couple du moteur est accrue, et les processus sont améliorés, automatisés et intégrés à des systèmes de gestion complexes ou à des processus industriels.
Dans un moteur à induction, le flux magnétique et le couple sont intrinsèquement liés, par le biais du courant électrique circulant dans le stator. Dans la commande traditionnelle, le réglage de l’un de ces éléments affecte l’autre, ce qui peut être indésirable dans certaines applications. La commande vectorielle permet de surmonter cette limitation grâce à l’utilisation d’algorithmes de commande, ce qui permet de découpler le flux magnétique du couple du moteur. Pour ce faire, les courants de phase du stator sont transformés en deux composantes orthogonales : l’une contrôle le flux magnétique et l’autre le couple du moteur.
Le choix d’un variateur est essentiellement basé sur les paramètres du type et de la puissance du moteur auquel il sera connecté.
Le moteur électrique se compose de deux parties principales, le stator et le rotor. Le stator est statique et enveloppe le rotor. Sa fonction est de recevoir l’électricité et de créer un champ électromagnétique roulant que le rotor suit. Selon la manière dont ce champ pousse le rotor, il existe deux types de moteurs.
Le champ électromagnétique et le rotor tournent de manière synchrone, ils fonctionnent donc à une vitesse constante, en synchronisation avec la fréquence du courant d’alimentation. Ce sont des moteurs efficaces à charge constante et ils sont utilisés dans des applications où une vitesse constante est requise dans différentes conditions de charge.
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Le champ électromagnétique étant plus rapide que le rotor, la vitesse varie en fonction de la charge et n’est donc pas proportionnelle à la fréquence de l’alimentation. Ils sont plus robustes et moins coûteux que les moteurs synchrones, largement utilisés dans l’industrie en raison de leur simplicité et de leur durabilité. Avec un variateur de fréquence, le contrôle de la vitesse et l’efficacité sont considérablement améliorés.
En mode de contrôle tension-fréquence, la tension de sortie est toujours proportionnelle à la fréquence, ce qui permet de maintenir constant le flux magnétique dans le moteur. C’est pour cette raison que le couple du moteur peut être maintenu à n’importe quelle vitesse sélectionnée. Il existe une exception lors du démarrage, car le variateur fournit une tension de sortie plus élevée pour surmonter les frottements. Cette fonction est connue sous le nom de Boost.
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Le contrôle vectoriel consiste à manipuler indépendamment l’amplitude et la phase des courants alimentant le moteur, ce qui permet de contrôler indépendamment la vitesse et le couple. Ceci est réalisé en estimant et en contrôlant le courant et le flux magnétique dans le moteur.
Les VFC sont souvent équipés d’adaptateurs à bride, qui assurent une protection dans les environnements poussiéreux en maintenant l’électronique dans un espace propre, tandis que le radiateur est exposé à l’environnement pour dissiper la chaleur. Des consoles supplémentaires permettent la commande à distance et la copie des paramètres des variateurs.
Et pour éviter les interférences et les perturbations, les caractéristiques des lignes électriques étant très différentes dans chaque cas, les variateurs de vitesse peuvent nécessiter certains ajouts. Les ferrites de sortie réduisent les pointes de tension et le vieillissement prématuré du moteur, et sont recommandées pour les installations avec des câbles de 50 à 100 mètres. Les filtres sinusoïdaux convertissent la forme d’onde en sinusoïdes pures, éliminant les problèmes causés par la commutation des IGBT, et les inductances de ligne réduisent les harmoniques et protègent contre les surtensions et les microcoupures.
Il permet de connecter les variateurs à un ordinateur, ainsi que de les configurer et de les surveiller, facilitant ainsi leur démarrage et leur maintenance.
- Importation et exportation des fichiers de paramétrage du variateur.
- Affichage et modification des paramètres.
- Comparaison rapide entre les paramètres programmés et par défaut.
- Oscilloscope avec jusqu'à 10 canaux, avec stockage de données, exportation de données, etc.
- Surveillance multiple: un PC peut surveiller différents disques en même temps.
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