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Utilisation du variateur de vitesse

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1/7 : Expérience d'économie d'énergie sur une ventilation

Variation de vitesse de flux mécanique ou électrique ?


Comme vu dans la vidéo, mesuré à l'anémomètre et wattmètre, l'économie d'énergie sur un process centrifuge est toujours important lorsque l'on a besoin d'un flux d'air variable et que l'on peut jouer sur la vitesse su moteur. Si dans cet exemple on mesure seulement ≃ 50 % d'économie d'énergie, avec des puissances en jeu plus élevées on pourrait dépasser 60% ! Attention toutefois aux cas particuliersSi l'on utilise toujours le variateur à plein régime, les économies seront non mesurables et l'impact environnemental sera négatif :
Consommation propre du variateur, son rendement, sa fabrication et son recyclage...
!




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L'utilisation d'un variateur permet-elle des é...


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2/7 : Généralités mécaniques et introduction

Force, couple, travail, puissance

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Force en Newton
La force s'exprime pour une translation.
Exemple : pour soulever une masse.
Une masse offre un poids qui est lié à l'accélération de la pesanteur et son unité est le Newton : N.

Sur terre, la pesanteur est de 9.807 N/kg ≃ 1 daN/kg.
Ainsi, la force nécessaire pour soulever cette masse de 1 kg est ≃ 10 N ou 1 daN.
Pour offrir un autre exemple, sur la lune, la pesanteur étant ≃ 6 fois moindre, 1.6 N aurait donc suffit !
Couple en N.m
La force s'exprime pour une translation, le couple pour une rotation.
Le moteur dispose d'un couple lié au diamètre de son axe entraînant.
Le couple (m.N) est le produit du rayon en mètre par la force en Newton.
Ex ici : Couple = F x rayon
Donc ici = 9.81 N ≃ 0.15 m ≃ 1.47 m.N

Travail en Joule
Le travail W est le produit de la force ou du couple exercé sur une distance donnée.
Le temps de réalisation n'intervient pas.
Que l'on soulève un poids de 50 N sur 10 m en 1 ou 3 s (seconde) ne change pas le travail accompli, il s'agît du même in finé !
Mais la puissance mise en jeu sera différente, vous l'aurez anticipée :
D'un rapport de 3 !
Puissance (Watt) = Force (Newton) × vitesse (mètre/seconde)
P = Travail W (Joule) / temps (s)
P = F × v ; P = W / t
P = C × ω
Puissance W = Couple (N.m) × vitesse angulaire (rad/s)




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Les 4 quadrants

Abscisses : ←vitesse→ | Ordonnées : ↑couple↓
Quadrant : générateur Quadrant : moteur
Générateur en sens 2 : Le moteur subit une force et se comporte en générateur Moteur en sens 1 : Le moteur convertit la puissance électrique en effort mécanique
Quadrant : moteur Quadrant : générateur
Moteur en sens 2 : Le moteur convertit la puissance électrique en effort mécanique Générateur en sens 1 : Le moteur subit une force et se comporte en générateur

La puissance électrique fournie en mode générateur engendre une surtension qu'il convient de gérer comme la décélération dans le cas d'un variateur de vitesse.




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Courbes de démarrage

Rampes de démarrage sur variateur
L comme linéaire, le plus classique pour les couples proportionnels
U, couple maximal au démarrage, pour les couples constants.
C de centrifuge, pour le couple centrifuge (ventilations...) !
Enfin S pour souplesse : une version améliorée du linéaire pour assouplir les à-coups au démarrage et lorsque la vitesse nominale sera atteinte.

S'il est possible d'utiliser une courbe L, S voire U pour démarrer un process centrifuge (bien que pas optimisé) ; l'utilisation, par exemple, d'une courbe C pour un couple constant risque fort d'échouer...




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Le variateur convertisseur de fréquence

Avantages
  • Vitesse variable
  • Accélération et ralentissement réglables
  • Inversion de sens très aisée
  • A-coups mécaniques maîtrisés
  • Surintensité de démarrage contrôlée
  • Protections moteurs programmables
  • Possibilité de dépasser la vitesse nominale (f > 50 Hz)
  • Compensation du glissement (asynchrone)
  • Economies d'énergie (process à vitesse variable)
  • Maître/esclave possible (tapis entraîné par 2 moteurs)
  • Variation de vitesse sans à coup, sans maintenance
  • Moins de pertes dans la variation que si mécanique
  • Plus de redressement du cosinus φLe fameux cosinus phi ! Avec un variateur : il s'occupe de tout, il n'y a plus à compenser les VAR car il n'y en a (quasiment) plus ! à gérer !
  • Protection courbe CL'appel d'intensité au démarrage est géré par le variateur, de par les lois U/f et même vectorielle, on obtient plus de couple avec moins d'énergie !
    Une courbe C est généralement suffisante !
    classique !
Inconvénients
  • Surcoût à l'achat
  • Perturbations électromagnétiques (CEM)
  • Refroidissement moteur en mode vectoriel
  • Refroidissement du variateur




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Comparatif variation mécanique versus électronique

Comparatif variation mécanique et électronique de vitesse




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Cochez en vert les exactitudes...


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3/7 : Couples de démarrage en fonction du process

Couple de levage : constant

Couple
Ici le couple est constant comme dans tout procédé de levage, convoyage, broyage, concassage... Avec une légère pointe au démarrage pour 'arracher' la charge.
C = couple résistant. La puissance P est donc ici proportionnelle à la vitesse :
C = kk = constante du process
P = C × ω = k × ω
80% des applications industrielles

Couple résistif proportionnel

Couple
Roue à aubes ou vis sans fin (doseur ou compresseur), avance d'une machine outil... Les mélangeurs, les pompes volumétriques... Offrent un couple C qui évolue proportionnellement à la vitesse (avec un léger surcouple de 'décollage' là aussi pour 'arracher'...).
C = couple résistant. La puissance P évolue, quant à elle, au carré de la vitesse.
C = kk = constante du process × ω
P = C × ω = k × ω²




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Couple centrifuge : ventilation...

Couple Les ventilateurs, pompes centrifuges, turbines, centrifugeuses...
Ne requièrent quasiment aucun couple au démarrage, par contre celui-ci évoluera au carré de la vitesse.
C est le couple résistant proportionnel au carré de la vitesse.
La puissance P évolue quant à elle au cube de la vitesse !
C = kk = constante du process × ω²
P = C × ω = k × ω^3

Couple dérouleur : le plus exigeant !

Couple
Dans cette application, le couple est élevé et maximal au démarrage puis diminue car la bobine, en se déroulant, réduit son diamètre.
Le couple appelé diminue donc à son tour car il est proportionnel au diamètre entraîné par le moteur...
Un autre exemple de ce type de couple est le mandrin d'un tour qui tronçonne un rondin de matière.
C est le couple résistant en décroissance exponentielle avec la vitesse.
La puissance P est constante avec ce type de process.
C = kk = constante du process × ω²
P = C × ω = k
Le moteur à courant continu série offre naturellement ce coupleCouple mcc vs dérouleur
En rouge brun, le couple du moteur courant continu (mcc), en pointillés bleu le couple résistant d du dérouleur
!




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Le cas du moteur asynchrone

couples résistants
Seul le couple résistant p : proportionnel est vraiment bien adapté à ce moteur puisque son couple naturel C m asy est supérieur (sans excès inutile).
A l'opposé le couple d du dérouleur exige un moteur fortement surdimensionné puisque son point de fonctionnement est très inférieur à la puissance nominale !
L'hélice h au couple centrifuge convient bien aussi, tandis que le couple constant c oblige un sur-dimensionnement dû, lui aussi, aux pertes Joule de ce type de moteur qui entraînent un creux (de couple) au démarrage.

Avec variateur

Couple démarrage asynchrone avec variateur
Les variateurs de vitesse, convertisseurs de fréquence, offrent un couple de démarrage égal voire supérieur au démarrage direct grâce notamment au fameux mode 'vectoriel' !




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Les couples moteurs

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Le moteur asynchrone


Couple démarrage moteur asynchrone
Le creux au démarrage est dû aux pertes Joule, (voir cours sur moteur asynchrone). Les variateurs en mode U/f compensent ce creux.

Le moteur brushless


Couple démarrage moteur brushless, mpp...
Le moteur brushless est similaire au moteur asynchrone sans le creux au démarrage simplement parce qu'il fonctionne systématiquement avec une électronique qui gère le démarrage.

Le moteur courant continu série


Couple démarrage moteur courant continu série
Voici le moteur offrant le couple de démarrage le plus élevé. En mode vectoriel, le variateur associé au moteur asynchrone s'en approche.

Voir les cours sur les moteurs annexés en fin du présent cours.




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Seul le couple centrifuge est quasiment nul au...


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4/7 : Arrêt d'un process lancé à pleine vitesse

Pourquoi ralentir ?

Arrêt d'un process à forte inertie
Certains process, comme ci-dessus la ventilation, de par leur inertie peuvent requérir plusieurs minutes avant un arrêt complet. Dans certains cas ; ce délai peut s'avérer gênant voire dangereux.
Ralentissement et freinage moteur
Représentée ci-dessus le ralentissement forcé, Fr en bleu, va limiter ce temps d'arrêt.




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Dispositifs de freinage :

  • Le frein à disqueFrein électromécanique
    A pilotage électromagnétique
    :

    Simple, il transforme l'énergie en pertes Joule dans le disque...
  • L'injection de courant continu ou inverse :
    Là aussi pertes Joule mais dans le moteur ou dans une résistanceRésistances de freinage (risque élevé de surtension dans le bus continu du variateur...)
  • Le renvoi sur le réseau :
    De loin préférable il est plus coûteux car requière un pont mixte mais 'écolo' !
    Auparavant réservé aux variateurs de très haute puissance, il se démocratise enfin !
    Les trains utilisent ce procédé bien adapté à un ralentissement progressif.

Si un ralentissement trop violent est programmé, le moteur étant générateur, le variateur peut se mettre en protection surtension et annuler tout ralentissement !

Ce paramètre est accessible dans tous les variateurs convertisseurs de fréquence.




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Le ralentissement sur variateur :...


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5/7 : Gradateur, loi U/f scalaire

Le gradateur ou le convertisseur ?

Oui, il existe encore des gradateurs pour moteur asynchrones, ils sont souvent qualifiés uniquement du terme de démarreur... (de plus en plus souvent ce sont de vrais convertisseurs de fréquence qui se cachent sous ce nom)
Ils sont aussi appelés variateurs pour des applications centrifuges, généralement ventilation, car ils ne modifient que la tension moyenne :
Tension moyenne efficace sortie gradateur
Mise en valeur absolue (alternances toutes positives), de la tension moyenne en sortie.

GradateurConvertisseur fréquence
Variateur gradateur asynchrone centrifuge convertisseur fréquence asynchrone centrifuge
En rouge : process centrifuge (ventilation), en bleu : démarrage direct sur le réseau
En pointillé : les différentes positions intermédiaires
Le gradateur :

En vert : une position intermédiaire et la valeur minimaleEn dessous de cette valeur, décrochage puis arrêt si le moteur était lancé. Non démarrage et risque de surchauffe s'il était déjà à l'arrêt. pour assurer le fonctionnement et le démarrage du process.
On remarque que seul le couple centrifuge peut fonctionner correctement avec ce type de variation qui conserve la fréquence du réseau en jouant uniquement sur le glissementLa fréquence est toujours de 50 Hz ! Une tension plus faible limite le couple disponible ce qui, au croisement avec la courbe rouge du process, offre une légère variation. Tout cela n'est pas très efficace pour le rendement et donc les économies d'énergie... !

Le gradateur n'offre qu'une plage très réduite de vitesses. Toutefois le flux d'air évoluant au carré de la vitesse, la variation de flux sera malgré tout acceptable...
Le convertisseur de fréquence assure une variation de vitesse sans perte de couple, car dans l'équation fort complexe de couple du moteur asynchrone, une majorité de constituants sont fort heureusement constants (résistance et inductance du rotor et stator, glissement...). Tous ces paramètres seront donc insérés dans une constante K liée au moteur et nous ne conserverons que les paramètres variables pour utiliser la simplification suivante :
C ≃ K × (U / f)
Newton.mètre ≃ K × (Volts / Hertz)
Ainsi, en maintenant le ratio U / F constant, le convertisseur maintient un couple C constant et la plage de vitesse est ici maximale !




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MLI, choix de fréquence et loi U/f, filtrage SINUS


Mise en évidence de la loi U/I avec mesure RMS et oscilloscope. Filtrage du signal par élément blindé LC.

Tout simplement comme nous le démontre la vidéo, lorsque la consigne de fréquence diminue, la tension envoyée au moteur diminue (les impulsions MLI sont plus fines).
En effet, au delà de la formule vue précédemment, une tension trop élevée mène à saturation le champ tournant ce qui augmente les pertes tout en diminuant le couple (ce qui est justement exploité dans le gradateur !)...
MLI 60 Jz à 2 hHz de désoupage
Alternance provenant d'un convertisseur variateur de fréquence réglé à 60 Hz pour 2 kHz de découpage MIL :
Soit ≃ 17 impulsions par alternance.




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Comment fonctionne un convertisseur de fréquence ?

Réseau électrique alternatif fixe (50 ou 60 Hz) mono ou triphasé
redressement
Bus continu 300 Vcc (monophasé) ou 600 Vcc (triphasé)
microcontôleur
Onduleur phase 1 Onduleur phase 2 Onduleur phase 3

MLI triphasée

Voici les 3 phases décalées de 120° reconstituées !




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Principe de la loi U/f

Limite de la loi U sur f

Limites :


La loi U / f fonctionne de quelques % à 100%Généralement de 10 à 100% de la valeur nominale : 5 à 6 Hz pour 50 Hz à 60 Hz suivant les pays, en dessus, le moteur tourne plus vite (car le champ tournant augmente avec la fréquence) mais le couple diminue car la tension ne peut dépasser U busLa tension du bus continu ≃ 300 Vcc en monophasé et ≃ 600 Vcc en triphasé et suivre la loi U/f !

Cette zone nommée DFX est la zone de défluxage car elle offre un faible flux magnétique et donc un couple (trop) faible...

Le boost ou compensation r × IAussi appelé Rs × Is pour s = stator voire encore loi E / f ; E représentant la tension 'pure ou théorique' débarrassée des pertes notamment résistives ! !


Si l'on respecte la loi U/f, à 5 Hz soit 10% de 50 Hz, il convient d'envoyer quelques dizaines de Volts seulement... Or, le moteur est constitué de résistances, notamment au niveau des enroulements ! Résistances qui, elles, sont constantes ! Aussi, il convient d'augmenter la tension à basse vitesse et à ne plus respecter la loi U / f !
Loi U/f vs loi E/f compensation rI




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Paramétrage loi U/f scalaire

Appelée scalaire ou U/f cette loi permet la loi E/f ou boostOu compensation rI, rIs pour résistances stator × intensité
Loi U/f vs loi E/f compensation rI
, la compensation du glissementPour qu'un moteur asynchrone ne tourne plus toujours n% en dessous de la vitesse de synchronisme et rattrape enfin cette dernière pour une meilleure précision !
Ex : 1500 t/mn au lieu de 1420 t/mn...
, l'occultation d'une plage de fréquences... La plupart de ces fonctions, paramétrables, peuvent aussi être calculées automatiquement sur les variateurs modernes.
Loi U/f paramétrable
Exemple de courbe de démarrage : les valeurs U1 à U4 et f1 à f4 sont librement paramétrables

L’occultation de fréquence

est prévue pour limiter des résonances mécaniquesA certaines fréquences, et donc vitesses, des éléments mécaniques voire le process entier lui-même, peuvent se mettre à vibrer. Dans les cas les plus extrêmes, ces vibrations peuvent mener à une rupture mécanique ! lors de la phase de démarrage :
Occultation plage de fréquence Loi U/f
En exemple : Occultation de la plage de 18 à 22 Hz, le variateur passera directement de 18 à 22 Hz, réduisant au minimum le temps de transition mécanique pour éviter le phénomène de résonance...




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Onduleur MLI brut puis MLI filtré...


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6/7 : Les modes vectoriel et 'intelligent'

Approche du vectoriel

L'idée consiste à modéliser, pour s'approcher, du moteur à courant continu dont l'avantage réside dans le couple très élevé au démarrageCouple mcc vs dérouleur
En rouge brun, le couple du mcc moteur courant continu, en pointillés bleu le couple résistance d'un dérouleur d.
indispensable pour un dérouleur...

Points forts du vectoriel
  • Couple de démarrage le plus élevé et > au direct !
  • Couple à l'arrêt (comme un moteur synchrone, pas à pas, piloté)
  • Paramétrage automatique
    (lecture des paramètres en mode statique ou dynamiqueEn mode apprentissage, learn, initialisation auto... Chaque constructeur utilise son propre terme : dans tous les cas, le variateur injecte du courant et mesure les valeurs du moteur : inductances statoriques, résistances...
    Quelquefois ces essais se font en mode désaccouplé mécaniquement car le moteur est mis en rotation...
    )
  • Fonctionnement plus large (de 0 à 200 Hz et +)
Points à considérer
  • Economie d'énergie généralement moindreLa puissance disponible étant supérieure à basse vitesse, le fait de la réduire n'engendre pas autant d'économies sauf présence du mode 'intelligent' aussi nommé 'auto-adaptatif' quelquefois capable de basculer automatiquement en équivalent à la loi u/f si le couple à fournir le permet...
    Une économie de 20% à 50% supérieure !
    que loi U/f
  • Refroidissement du moteur indispensable à basse vitesseLa ventilation d’origine du moteur est calculée pour sa vitesse nominale. En loi U/f, à vitesse réduite, la puissance est aussi réduite donc pas de souci !
    En mode vectoriel la puissance nominale est disponible à basse vitesse : Il convient alors de refroidir le moteur !
    Moteur avec moto-ventilateur de refroidissement
    Le moteur d'entraînement en bas, le moto-ventilateur au dessus

Le mode 'intelligent'

De plus en plus répandu, ce mode permet au variateur de choisir automatiquement le mode le mieux adapté au process !
Le paramétrage ne sera sans doute bientôt qu'un vague souvenir... Qu'il convient de ne pas totalement laisser perdre, comme tout... :-) !




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Comment ça marche le vectoriel ?

Je vous, nous je l'avoue, épargnerai les calculs ! L'observation des signaux est suffisamment explicite !

Comparaison des signaux U/f et vectoriel à mi-vitesse
MLI u/fMLI vectorielle
Ci-dessus le mode U/f, on note clairement le passage par 0 de chaque sinusoïde puis l'augmentation progressive de largeur jusqu'au maxi au centre et la diminution...Au dessus, le signal vectoriel avec recouvrement lors du passage par 0 ! En effet, en U/f, il n'y avait aucune énergie électrique envoyée au moteur à ce moment là et donc une perte de coupleComme vu ci-dessus, il existe désormais un recouvrement pendant lequel les bobines sont alimentées en ± U ce qui pourrait paraître paradoxal !
Mais réfléchissons... En augmentant I, on augmente le flux inducteur !
Dans le cours sur le mcc, moteur à courant continu,  on constate que cela augmente le couple disponible !
Mode vectoriel simule mcc moteur continu
On essaie de s'approcher du mcc à droite, comme avec 90° de déphasage !
...

Le mode vectoriel exige systématiquement un auto-apprentissage qui peut demander plusieurs minutes soit à la première mise en service, soit à chaque démarrage (paramètre à choisir dans le menu du variateur).




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Zoom sur les signaux MLI : U/f et Vectoriel

MLI U/f signaux triphasés
Loi U/f : le passage par 0 est vraiment évident
MLI triphasée vectorielle
Le recouvrement destiné à densifier le flux inducteur lors des passages par 0 est tellement important, qu'il en est difficile de distinguer les pseudo-sinusoïdes !
La surconsommation électrique par rapport au mode U/f apparaît aussi clairement !




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Connaissez-vous la différence ? ...


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7/7 : Choix, installation et paramétrage du variateur

Choix du variateur

Aujourd'hui, quasiment tous les variateurs intègrent les lois scalaire et vectorielle, ainsi qu'un mode 'intelligent' avec une nuance sur la dénomination (vive le marketing !)...
La puissance : le variateur doit supporter au minimum la puissance nominale du moteur !
Sachant que si ce paramètre est à renseigner, la majorité des variateurs accepte des puissances de moteur jusqu'à 10 fois moindres (qui peut le plus, peut le plus souvent le moins !)...
Toutefois, pour des raisons de cohérence et économies d'énergie on évite un facteur supérieur à 2.
Enfin, tout comme on peut déclasserIl existe des classes de moteur, cycle de fonctionnement (80%, 100%...), conditions (température maximale...)
Ainsi, un moteur prévu pour fonctionner à 100% à sa puissance nominale ne l'accepte que pour une température ambiante maximale donnée. Une solution dans des conditions difficiles (température...) consiste à utiliser un moteur plus puissant (ex : 100 kW pour un besoin de 50 kW). L’inconvénient principal, outre le surcoût et l'encombrement, réside dans une perte de rendement énergétique...
un moteur, on peut déclasserLa taille des dissipateurs thermiques du variateur est calibrée pour sa puissance, là aussi dans des conditions de températures maximales, ce qui oblige souvent à climatiser les salles équipées de convertisseurs.
Lorsque cela s'avère insuffisant ou problématique, on peut déclasser un variateur en choisissant là aussi un modèle supérieur en puissance.
un variateur pour un usage sévère !

Le monobloc : tout en un !

Variateur moteur intégrés
Avantages
  • Compacité maximale
  • Consignation électrique évidente : pas d'erreur d'identification !
  • Peu de souci en CEM, blindage naturel, câbles transportant le signal MLI inaccessibles car enfermés et blindés.
Inconvénients
  • Durées de vie quelquefois liées...
  • Disponibilité matérielle bien moindre
  • Surcoût du fait d'une diffusion plus faible quantitativement




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Dissipation thermique

Dissipation radiateur de variateur
Si le rendement des convertisseurs de fréquence ne cesse de s'améliorer, dépassant les 90%, il engendrent un échauffement de l'air ambiant et leur puissance nominaleComme vu juste avant, le choix d'un modèle supérieur peut intervenir... n'est vraie que pour une température ambiante donnée...
Dans tous les cas, pour veiller à une bonne dissipation thermique, il faut prendre en compte la convection naturelle de bas en haut, (plus léger l'air chaud monte), et de placer verticalement le variateur ou de mettre en oeuvre une ventilation forcée.
Enfin, veillez à nettoyer régulièrement les ailettes du dissipateur, la poussière étant un trop excellent isolant thermique !

Protections

Le variateur intégrant toutes les protections moteur, seul un magnéto-thermique classique courbe C est à prévoir en amont. L'intensité nominale est fonction de I nominal moteur, des rendements et du THDTotal Harmonic Distorsion (de 40 à + de 80%), se référer à la documentation.
Il est possible de piloter 2 moteurs en parallèle avec un seul variateur, auquel cas on installera une protection magnétique et un thermique entre la sortie commune du variateur et chaque moteur ainsi piloté.

DDR, différentiel :
Lorsqu'un différentiel trop sensible est installé, celui-ci peut subir des déclenchements intempestifs à cause du filtre CEM EMI ou RFILui aussi possède plusieurs noms : filtre anti EMI ou RFI (ElectroMagnetic Interference ou Radio-Frequency Interference).
De par ses constituants LC (inductances et condensateurs), il renvoie à la masse, et donc souvent à la terre (suivant le schéma de liaison à la terre), une bonne partie des parasites HF, créant ainsi des courants de fuite pouvant déclencher la protection...

Deux moyens de s'en préserver si l'on est contraint d'installer un différentiel (ex : 30 mA) :
  1. Le désactiverBien que peu recommandée, cette solution est offerte notamment aux écoles et centres de formation où la pollution électromagnétique est moins 'problématique'.
    Il s'agît d'un 'jumper' ou d'un 'strap' accessible assez facilement, voire désormais d'un simple paramètre disponible en programmation dans le menu ou 'setup' du variateur...
    : attention aux perturbations !
  2. Choisir un modèle haute immunité 'HI'




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Les bonnes pratiques :

Le câble reliant moteur et variateur va servir d'antenne et transmettre le découpage MLI parasite tout alentours... Pour limiter ce phénomène 3 solutions, cumulables, s'offrent à nous :
Raccourcir au maximumVariateur moteur intégrés
Avec le monobloc : plus aucun câble transportant de la MLI !
ce câble ; le blinderMais le faire correctement comme ici : presse-étoupe blindé, tresse reliée de manière 'étanche'...
Blindage reprise presse étoupe CEM
Plus onéreux et pouvant poser des soucis au delà de 10 à 50 mètres suivant les équipements :
La capacité d'un câble blindé se comporte comme une charge pour le variateur de par son impédance capactitive en HF : la fréquence de découpage...
, ajouter un filtre en sortie :
Filtres en sortie du variateur L et LC
Avantages du filtrage :
  • Installé en sortie il amoindrit (très fortement pour le LC sinus) le rayonnement dans le câble de liaison avec le moteur !
  • Résout la limite de distance dans le cas d'utilisation d'un câble blindéCâbles blindés de puissance (filtre L)
  • Le filtre LC rend l'utilisation d'un câble blindé facultative

Inconvénients du filtre LC :
  • Le coût d'un filtre (notamment LC sinus) est souvent supérieur à celui du variateur
  • Une perte de puissance pouvant atteindre 5 à 10% avec le filtre LC sinus




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Le pilotage, les entrées sorties

Les bus de terrain pour en citer quelques-uns :
  • Ethernet et Wifi Industriel
  • Profibus, Modbus, CAN VAN...
Sont les moyens modernes de supervision, paramétrage et première maintenance à distance.
Mais surtout, il permettent de relier automates, variateurs, capteurs...
Le tout sans fil ou avec un simple câble ce qui offre une très grande souplesse lors de changement de configuration !



Plus traditionnelement, il est possible d'utiliser les entrées et sorties analogiques ou TORTout Ou Rien ou numérique (binaire :0 ou 1) du variateur :
  • Les fonctions des entrées analogiques sont paramétrables :
    Vitesse, régulation... Et configurables : 0/10 Vcc ou 4/20 mA
    Par exemple, l'entrée analogique 1entrée analogique variateur potar de vitesse peut directement recevoir le curseur d'un potentiomètre raccordé par ailleurs entre le 10 Vcc du variateur et son 0 V : sa masse.
  • Les entrées et sorties TOR sont paramétrables et affectablesExemple E/S variateur en TOR affectées
    On peut les affecter à une mise en marche, arrêt, changement de sens, calage sur une vitesse prédéfinie...
    Pour les sorties : voyant, information vers API (Automate Programmable Industriel)...




De la plus simple application avec de 'vulgaires' interrupteurs et potentiomètres, à la plus complexe... Le variateur de vitesse offre des possibilités immenses !
Pour revenir sur le mode maître/esclave :
Deux variateurs reliés peuvent piloter les 2 moteurs aux extrémités d'un tapis roulant afin de maintenir ce dernier en tension mécanique et éviter tout jeu, toute vibration et à-coup !




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Un mot sur les paramètres

Programmation du variateur
Paramétrage :

Chaque constructeur utilise sa propre ergonomie, les menus, leur disposition, le terme exact utilisé pour tel et tel paramètre peut varier mais les fondamentaux sont identiques (ouf !).
La documentation du fabricant est l'outil indispensable ! On commence par vérifier les paramètres usine et l'affectation des entréesLorsqu'un automate ou un simple pupitre de contrôle est utilisé, il faut indiquer quelle commande est affectée à quelle entrée du variateur. En cas de remplacement, on pourra télécharger la configuration. Ensuite on insère les paramètres moteurType de moteur (asynchrone, synchrone...), puissance, vitesse, intensité....
Variateur convertisseur de fréquence
Remplacement :

Le remplacement à l'identique peut s'avérer très rapide ! Lorsque les paramètres du variateur sont sauvegardés : il suffit de les ré-insérer ! (en fonction des marques : carte à puce, logiciel, console, clé USB voire désormais un devenu banal smartphone !)

Initialisation :

Le mode vectoriel requière le lancement de la procédure d’initialisation. Celle-ci s'effectue en statique (moteur à l'arrêt) mais aussi souvent en mode dynamique !
Note : le mode scalaire peut aussi requérir une initialisation ; voir la documentation.

Dans tous les cas, l'ergonomie s'améliore et les consoles avec lignes d'affichages ont avantageusement remplacé les peu pratiques afficheurs lumineux 7 segments... Elles sont à leur tour remplacées par l'utilisation, bien plus rapide pratique et intuitive, d'un simple smartphone avec la bonne application !




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Le variateur, ça vous parle ? ...


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La MLI/PWM

Reconstitution d'une pseudo-sinusoïde

Le curseur règle la consigne U (tension)
50%

Jouez avec le curseur sous la sinusoïde
Conseil+, complément, prérequis :
MLI PWM sinusoïdale

Crée le 28 / 04 / 2017, der. màj le 04 / 11 / 2017 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 268 fois ★★★★★
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