Les variateurs de vitesse pour moteurs à courant alternatif et les variateurs de vitesse pour moteurs à courant continu sont deux grands types de variateurs, chacun présentant ses propres caractéristiques et avantages. Mais savez-vous comment choisir entre ces deux types de variateurs ? La suite vous apportera les réponses.
variateur CC
Le variateur de vitesse pour moteurs à courant continu est un système de contrôle de vitesse appliqué à ces moteurs. La vitesse d’un moteur à courant continu est proportionnelle à la tension d’induit et inversement proportionnelle au flux magnétique ; on peut donc utiliser la tension d’induit ou le courant d’excitation pour contrôler sa vitesse. Il existe de nombreux types de moteurs à courant continu, et leurs méthodes de contrôle varient également.
En général, un variateur de fréquence convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC) pour alimenter un moteur à courant continu. La plupart des variateurs utilisent plusieurs thyristors (également appelés SCR) pour produire une tension continue demi-alternance à partir d’une entrée CA monophasée (méthode dite du demi-pont). Les variateurs plus sophistiqués utilisent six SCR pour générer une tension continue à partir d’une entrée CA triphasée (méthode dite du pont complet). Ainsi, dans la méthode du pont complet, on utilise deux SCR par phase d’entrée.
Un SCR (thyristor) fonctionne comme un interrupteur unidirectionnel commandé par une entrée de gâchette. L’application d’une tension basse à la gâchette active le SCR. Lorsque la tension appliquée au réseau présente différents angles de phase, le courant de sortie varie, permettant ainsi au variateur de contrôler la vitesse du moteur. Afin de contrôler la vitesse du moteur et de la compenser si nécessaire, la plupart des variateurs de fréquence utilisent un tachymètre comme retour d’information. Un tachymètre est en fait un petit moteur à courant continu à aimant permanent, connecté à l’arbre principal du moteur. Plus le régime moteur est élevé, plus la tension dans le tachymètre est élevée ; le convertisseur de fréquence se base sur cette tension pour s’assurer que le moteur fonctionne à la vitesse définie par l’utilisateur. Les petits moteurs à courant continu possèdent un champ magnétique permanent, tandis que les gros moteurs à courant continu possèdent une bobine interne, appelée champ magnétique, ce qui élimine le besoin d’aimants permanents. Un variateur de fréquence avec sortie d’excitation dispose généralement d’un circuit séparé, plus petit, pour alimenter la bobine d’excitation.
variateur de fréquence
Côté entrée, le variateur de fréquence est similaire au variateur de courant continu : le courant alternatif est converti en courant continu par un SCR ou un simple pont redresseur. La tension de sortie continue est déphasée d’une demi-période, ce qui permet au variateur d’utiliser une batterie de condensateurs pour la stabiliser et la lisser. Côté sortie, le moteur est alimenté par six transistors de sortie ou modules IGBT. En résumé, l’onduleur convertit le courant alternatif en courant continu, puis reconvertit ce dernier en courant alternatif pour alimenter le moteur.
De plus, l’entrée CA a une fréquence de 50 ou 60 Hz. Lorsque le variateur reconvertit la tension CC générée en courant alternatif, les variateurs plus complexes utilisent une fréquence porteuse d’au moins 2 kHz à 100 kHz. Ainsi, le courant de sortie peut être facilement multiplié par plusieurs dizaines, voire centaines, sans endommager les bobines du moteur. Cette fonction permet également au moteur à courant alternatif de changer de vitesse rapidement et sans problème. Les variateurs disposent généralement de différents systèmes de retour d’information, allant de simples codeurs incrémentaux à deux fils à des résolveurs haute résolution ou des codeurs absolus, permettant au variateur de calculer avec précision la vitesse, le rapport cyclique et l’angle d’arbre du moteur. Certains variateurs plus puissants intègrent un troisième cycle appelé régénération. Lorsque le moteur passe d’une vitesse très élevée à une vitesse plus basse (voire à l’arrêt) en un court laps de temps, le circuit convertit l’inertie du moteur et de la charge en courant alternatif et le réinjecte dans le réseau. Ceci permet de réaliser des économies d’électricité et d’améliorer le rendement énergétique.
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