Comment les variateurs de fréquence modifient-ils la vitesse du moteur ?

Les variateurs de fréquence (VFD) sont utilisés pour contrôler la vitesse des moteurs à induction et synchrones. La complexité du contrôleur peut aller d'un simple panneau de commande à commande manuelle à un contrôleur logique programmable (PLC) plus sophistiqué qui peut automatiser le contrôle en fonction de l'entrée de variables système telles que le débit, le niveau ou la pression.

Les moteurs à induction triphasés fonctionnant sur la tension secteur ont des ondes sinusoïdales relativement lisses avec une fréquence de 50 ou 60 hertz (Hz), selon l'emplacement. Pour les moteurs bipolaires, cela équivaut à une vitesse de pôle synchrone de 3 000 ou 3 600 rotations par minute (tr/min). Sans VFD, la vitesse du moteur est relativement constante et change peu en fonction de la charge due au glissement du moteur. Avec un VFD, la tension et le courant alimentés au moteur sont contrôlés en allumant et en éteignant les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT). L'amplitude des valeurs de tension et de courant est contrôlée par la fréquence de commutation et le temps d'activation et de désactivation des IGBT. Cela signifie que plus les commutateurs sont allumés par rapport au temps qu'ils sont éteints, plus les valeurs de tension et de courant sont élevées.

La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une forme d'onde haute fréquence générée par les IGBT pour simuler une forme d'onde sinusoïdale vers le moteur. La fréquence de l'onde sinusoïdale peut être modifiée par le VFD, ce qui entraîne une modification de la vitesse du moteur. La PWM est avantageuse car la perte de puissance dans les dispositifs de commutation est faible, ce qui se traduit par une efficacité et des avantages énergétiques relativement élevés compte tenu de la puissance hydraulique réduite à des vitesses inférieures. L'alimentation étant activée et désactivée rapidement, la forme d'onde de puissance résultante se rapproche étroitement du courant et de la tension moyens qu'une source d'alimentation électrique fournirait normalement à un moteur (onde sinusoïdale). Reportez-vous à l'image 3.

Pour plus d'informations sur les VFD et la manière dont ils sont appliqués dans les applications de pompage, reportez-vous à "Entraînements à fréquence variable : directives d'application, d'installation et de dépannage" sur pompes.org.

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