Comment installer un variateur de fréquence

 

En fonction de la charge

Un variateur de fréquence peut fournir la réduction de puissance nécessaire et un bon fonctionnement. Le couple et les ampères développés par un moteur à courant alternatif détermineront la taille de l'entraînement à fréquence variable nécessaire pour une application. Choisissez toujours un variateur de vitesse en fonction de la charge, qui est exprimée en ampères, jamais en fonction de la puissance uniquement.

En fonction de l’application

Presque tous les fabricants de variateurs de fréquence, tel que Mitsubishi Electric, proposent des produits pour différentes classes d'application. Un variateur de fréquence de faible puissance peut être considéré comme un produit d'usage général, ce qui rend la sélection simple. Toutefois, des variateurs plus grands et plus spécialisés seront proposés pour les applications "industrielles" ou les applications "pompes et ventilateurs". On parle parfois d'applications à couple constant et d'applications à couple variable respectivement. Les variateurs de fréquence industriels (à couple constant) sont conçus pour garantir une capacité de surcharge élevée et un couple élevé sur toute la plage de vitesse. Cela convient à des applications telles que de nombreuses machines, des convoyeurs, des mélangeurs, des palans, etc. Il peut également comporter des fonctions de contrôle du vecteur et du couple.

L'entraînement "pompe et ventilateur" (couple variable) est optimisé pour (vous l'avez deviné !) les pompes et les ventilateurs. La plupart de ces applications n'exigent pas un couple élevé à faible vitesse, et en adaptant l'entraînement à cette exigence, l'économie d'énergie est encore meilleure. D'autres caractéristiques telles que le contrôle en cascade, la surveillance du couple, etc. sont souvent ajoutées à cette catégorie d'entraînement. Attention toutefois : de nombreuses pompes (et quelques ventilateurs ou compresseurs) peuvent avoir besoin d'un couple à faible vitesse et nécessitent donc un variateur de fréquence industriel pour les alimenter. Le choix est donc assez restreint.

En fonction de l’environnement

Si vous travaillez à haute température ou à haute altitude, ou si vous avez besoin de caractéristiques ou de fonctions particulières, vous devrez vous adresser au fournisseur pour vous aider à choisir le variateur.

En fonction de la puissance et de la tension

Si vous avez un moteur à contrôler, vous pouvez sélectionner le variateur simplement en regardant la puissance et la tension du moteur. N'oubliez pas de vérifier l'alimentation réelle que vous utilisez, car les moteurs à double tension (qui permettent des connexions en étoile ou en triangle) conviennent pour deux alimentations, par exemple 230 ou 400V. Le variateur de fréquence doit être choisi pour l'une ou l'autre tension. Il est toujours utile de vérifier le courant nominal du moteur et celui du variateur. Avec les moteurs à haut rendement, il est parfois possible de choisir un variateur plus petit que la puissance indiquée. Autrement dit, un variateur de fréquence de 15kW peut fournir suffisamment de courant pour un moteur de 18,5kW ; c'est le courant qui compte ! Si vous n'avez pas encore choisi votre moteur, vous devrez le faire avant de choisir un variateur de fréquence.

En fonction du niveau de protection

Une fois que vous avez choisi la puissance et la tension, vous devez prendre en compte le niveau de protection du variateur de fréquence. Si le variateur est monté dans une armoire ou à l'intérieur d'une machine, vous pouvez utiliser un variateur classé IP20. Toutefois, si le variateur de fréquence est exposé à la poussière, à la saleté ou à des liquides d'une manière ou d'une autre, une protection IP55 ou supérieure (comme IP66) sera requise. Si vous choisissez cette option, demandez-vous si vous avez besoin d'un variateur avec des commandes et des isolateurs intégrés.

Les bases du fonctionnement

Pour finir, il est essentiel de comprendre les bases du fonctionnement d'un variateur de fréquence pour pouvoir le choisir. Cela doit commencer par les bases du magnétisme, inclure des détails sur le fonctionnement des moteurs à courant alternatif et à courant continu, le rôle de la vitesse et du couple, et ensuite comment le variateur de fréquence contrôle le stator et le rotor d'un moteur à courant alternatif par redressement et utilisation de transistors pour inverser la tension continue en une tension qu'un moteur à courant alternatif peut utiliser pour tourner.

 

Vous ne pouvez pas vous contenter de monter et de câbler un variateur de fréquence dans n'importe quel sens. Vous devez suivre les codes électriques nationaux (NEC) ainsi que les recommandations du fabricant du variateur de fréquence. Portez une attention particulière aux six aspects suivants :

Taille des fils et des câbles, isolation et blindage

Il est nécessaire de choisir un câble d'alimentation blindé pour éviter les interférences avec les autres instruments et commandes de l'usine. Les longueurs de câble variateurs de vitesse sont importantes ; rappelez-vous qu'à une tension moteur et un courant nominal réduits, un pourcentage plus important de la puissance fournie est dissipé dans le câble d'alimentation des variateurs.

Distribution de l'énergie

Un secondaire mis à la terre est préférable. Utilisez l'impédance de ligne CA pour déterminer si un transformateur d'isolement ou une bobine d'arrêt de ligne doit être installé du côté de l'entrée du variateur de fréquence.

Mise à la terre

L'acier de construction peut être utilisé. Mettez les boucliers à la terre en un seul point pour éviter les boucles de terre.

Installation de variateur de fréquence

Pour une meilleure immunité au bruit, séparer le câblage d'alimentation et de signal. Installez le variateur de vitesse dans un endroit accessible ; consultez le NEC pour connaître les distances requises. Pensez à la dissipation de la chaleur - l'électronique du variateur de fréquence génère de la chaleur qui doit être évacuée. N'oubliez pas que plus l'électronique est froide, plus sa durée de vie est longue.

Problèmes d'ondes réfléchissantes

Les formes d'ondes PWM créent des formes d'ondes à temps de montée rapide sur les câbles d'alimentation. La valeur de crête de ces ondes peut être élevée et provoquer une rupture prématurée de l'isolation. Il est recommandé de choisir un câble d'alimentation à fréquence variable avec une isolation XLPE.

Interférences électromagnétiques

En raison des composantes hautes fréquences de la forme d'onde PWM, le variateur de fréquence génère des interférences. Il est recommandé de choisir un câble torsadé et blindé pour le câblage du variateur de fréquence. La législation européenne exige que tous les variateurs de vitesse répondent aux exigences de diverses réglementations relatives à la compatibilité électromagnétique. En pratique, cela signifie que vous devez utiliser un variateur de vitesse avec filtre intégré.

 

Un moteur et une charge commandés par un variateur de fréquence peuvent subir une défaillance prématurée des roulements et une dégradation chimique du lubrifiant en raison de la décharge électrique de hautes tensions induite dans l'arbre, appelée usinage par électroérosion ou EDM. Le problème est relativement nouveau et est attribué au fait que la tension de mode commun des entraînements est induite dans l'arbre en raison de la tension de mode commun entre chaque phase et le neutre. Les transitoires rapides générés par les dispositifs IGBT provoquent des fréquences élevées qui sont induites dans l'arbre. Le problème peut être atténué par plusieurs méthodes, dont l'une consiste à sélectionner des douilles de mise à la terre de l'arbre.

Vérifiez toujours :

• La tension d'alimentation d'entrée du variateur de vitesse est appliquée sur les bornes correctes.
• Le câblage de sortie du variateur de fréquence allant au moteur est connecté aux bornes correctes.
• Le câblage de commande du variateur de vitesse est connecté aux bonnes bornes.

 

La première tâche consiste à rassembler autant d'informations que possible sur l'application des variateurs.

• Comment le variateur de fréquence sera-t-il mis en marche et arrêté ?
• Une commande à deux ou trois fils démarrera t-elle le variateur de vitesse ?
• Subira t'il une rampe contrôlée pour s'arrêter, la charge déterminera-t-elle la durée de l'arrêt en utilisant une côte pour s'arrêter, ou le variateur de vitesse s'arrêtera t' il très rapidement et dissipera t'il l'énergie par un frein dynamique ?
• Comment le dispositif de freinage dynamique sera-t-il contrôlé ?
• Aura-t-il besoin d'un signal analogique ou d'un signal numérique commandant une vitesse prédéfinie ?
• Un signal de 4 à 20mA ou un signal de 0 à 10V contrôlera t'il le dispositif ?
• Le dispositif devra-t-il être configuré pour fournir une sortie analogique afin d'alimenter un autre processus ou un autre dispositif de freinage virtuel ?
• L'application nécessitera-t-elle l'utilisation d'une sortie numérique programmable ?
• Est-il nécessaire de programmer le dispositif de radiocommande pour qu'il ferme un ensemble de "contacts secs" une fois qu'il a atteint une certaine vitesse, en sélectionnant cette entrée pour envoyer une commande de démarrage à un autre dispositif de radiocommande ou à un autre processus ?

 

Ensuite, il faut accéder au moteur et enregistrer avec précision toutes les données :

• les tensions nominales - la plupart des moteurs industriels à courant alternatif sont soit 220V soit 380V
• les ampères à pleine charge (FLA), c'est-à-dire le courant maximum que le moteur est censé consommer à pleine charge - c'est probablement l'information la plus importante dans le choix des variateurs de fréquence
• la fréquence, qui est normalement de 50Hz mais qui peut varier en fonction de l'endroit où le variateur de fréquence sera installé
• le régime nominal - il s'agit de la vitesse de charge à laquelle le couple à pleine charge est délivré. Une formule très utile à garder à portée de main est hp = (couple) × (vitesse)/ 5 250, avec le couple en lb-pi et la vitesse en tr/min. Le glissement a une incidence sur cette formule, de sorte qu'un moteur à courant alternatif conçu pour 1 800 tr/min ne peut en réalité fonctionner qu'à 1 750 tr/min.

Enfin, vous êtes prêt à programmer le variateur de fréquence. En supposant qu'il ait été installé correctement par des personnes qualifiées, le variateur de vitesse aura la puissance CA et les tensions de contrôle appropriées. Les voyants d'état situés à l'avant de la plupart des variateurs de fréquence indiquent si celui-ci est prêt ou en panne. Ils vous indiqueront également l'état des communications. Certains variateurs de fréquence ont des routines de démarrage assisté. Ces types de programmes vous demanderont en fait les informations nécessaires pour la plupart des applications et les paramètres couramment ajustés.

IP Systèmes vous propose un ensemble de services et formations adaptés pour installer des variateurs de fréquence. N'hésitez pas à nous contacter par téléphone au 04 72 14 18 00 ou à remplir le formulaire de contact que vous trouverez ci-dessous en précisant votre demande. Dans tous les cas, toutes nos équipes d’experts en Variateur de Fréquence se tient à votre disposition afin de vous répondre dans les meilleurs délais.