Le fournisseur du système de retour d'énergie vous rappelle que la fonction principale du convertisseur de fréquence est de piloter l'équipement de commande du moteur à courant alternatif en modifiant la fréquence de son alimentation électrique. Connaissez-vous les différents types de convertisseurs de fréquence ? Quelles sont les différences entre les convertisseurs de fréquence vectoriels et les convertisseurs de fréquence à usage général ?
Il existe deux différences principales entre les convertisseurs de fréquence vectoriels et les convertisseurs de fréquence ordinaires : une grande précision de contrôle et un couple de sortie élevé à bas régime.
Convertisseur de fréquence vectoriel spécifique :
Le principe de fonctionnement d'un convertisseur de fréquence vectoriel spécifique consiste d'abord à redresser le signal, puis à l'inverser pour obtenir la fréquence et la tension souhaitées.
La technologie de commande vectorielle utilise la transformation de coordonnées pour transformer de manière équivalente un système triphasé en un système biphasé MT, décomposant le vecteur de courant statorique d'un moteur à courant alternatif en deux composantes CC (à savoir la composante de flux magnétique et la composante de couple), atteignant ainsi l'objectif de contrôler séparément le flux magnétique et le couple du moteur à courant alternatif, et obtenant ainsi le même bon effet de contrôle qu'un système de contrôle de vitesse CC.
La commande vectorielle, également connue sous le nom de « contrôle de vitesse », présente quelques différences par rapport à sa signification littérale.
Mode de contrôle V/F : Tout comme en conduisant, l’ouverture de la pédale d’accélérateur reste constante, tandis que la vitesse du véhicule varie ! En effet, la route étant irrégulière, la résistance qu’elle offre varie également. En montée, la vitesse diminue, et en descente, elle augmente. Pour un convertisseur de fréquence, la valeur de réglage de la fréquence correspond à l’ouverture de la pédale d’accélérateur en conduisant, et cette ouverture reste fixe en mode V/F.
Méthode de contrôle vectoriel : Elle permet de contrôler le véhicule afin de maintenir une vitesse aussi constante que possible malgré les changements de conditions routières, la résistance, les montées, les descentes et autres conditions, améliorant ainsi la précision du contrôle de la vitesse.
Convertisseur de fréquence universel :
Un convertisseur de fréquence universel peut être utilisé avec toutes les charges. Cependant, s'il existe un convertisseur de fréquence dédié, il est recommandé d'utiliser ce dernier. Les convertisseurs de fréquence dédiés sont optimisés en fonction des caractéristiques de la charge et offrent des paramètres simplifiés, une meilleure régulation de la vitesse et des économies d'énergie.
Le choix judicieux d'un convertisseur de fréquence est crucial pour le bon fonctionnement du système de commande. Lors de ce choix, il est indispensable de bien comprendre les caractéristiques de la charge qu'il alimente. En pratique, on distingue généralement trois types de charges pour les machines de production : les charges à couple constant, les charges à puissance constante et les charges de type ventilateur/pompe.
Charge de couple constante :
Le couple de charge TL est indépendant de la vitesse n et reste toujours constant ou quasi constant quelle que soit la vitesse. Par exemple, les charges de frottement telles que les convoyeurs, les mélangeurs et les extrudeuses, ainsi que les charges potentielles telles que les grues et les palans, appartiennent toutes à la catégorie des charges à couple constant.
Lorsqu'un convertisseur de fréquence entraîne une charge à couple constant, le couple à basse vitesse doit être suffisamment élevé et la capacité de surcharge suffisante. Si un fonctionnement stable à basse vitesse est requis, la capacité de dissipation thermique des moteurs asynchrones standard doit être prise en compte afin d'éviter une surchauffe.
Charge électrique constante :
Le couple requis pour les broches de machines-outils, les laminoirs, les machines à papier et les lignes de production de films plastiques (enrouleurs et dérouleurs, par exemple) est généralement inversement proportionnel à la vitesse de rotation, ce qui correspond à une charge à puissance constante. Cette caractéristique de puissance constante doit être limitée à une certaine plage de variations de vitesse. À très basse vitesse, en raison des limitations de la résistance mécanique, le couple ne peut augmenter indéfiniment et la charge se transforme en une charge à couple constant. Les zones de puissance et de couple constants de la charge ont un impact significatif sur le choix du système de transmission. En régulation de vitesse par flux constant, le couple de sortie maximal admissible reste inchangé : il s'agit d'une régulation de vitesse par couple constant. En régulation de vitesse par champ magnétique faible, le couple de sortie maximal admissible est inversement proportionnel à la vitesse : il s'agit d'une régulation de vitesse par puissance constante. Si les plages de régulation de vitesse par couple et puissance constants du moteur électrique correspondent à celles de la charge (en cas d'adaptation), la puissance du moteur électrique et celle du convertisseur de fréquence sont toutes deux minimisées.
Charges des ventilateurs et des pompes :
Dans divers ventilateurs, pompes à eau et pompes à huile, la résistance générée par l'air ou le liquide dans une certaine plage de vitesses de rotation de la turbine est approximativement proportionnelle au carré de la vitesse n. Lorsque la vitesse de rotation diminue, la résistance diminue également à la puissance 2. La puissance requise pour cette charge est alors proportionnelle au cube de la vitesse. Lorsque le volume et le débit d'air requis diminuent, l'utilisation d'un variateur de fréquence pour ajuster ces paramètres par régulation de vitesse permet de réaliser d'importantes économies d'électricité. En raison de l'augmentation rapide de la puissance requise avec la vitesse à haute vitesse (proportionnelle au cube de la vitesse), il est généralement déconseillé de faire fonctionner des charges telles que les ventilateurs et les pompes à une fréquence supérieure à celle du réseau électrique.