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Faits à considérer avant d’utiliser des variateurs de vitesse

Lorsqu’il s’agit de contrôler la vitesse d’un moteur, rien ne fonctionne mieux qu’un variateur de vitesse. Cependant, tous les équipements d’entraînement à vitesse variable ne sont pas créés égaux, et la sélection du contrôleur de moteur idéal peut être difficile car de nombreux facteurs doivent être pris en compte. Cependant, la sélection d’un système d’entraînement à vitesse variable de haute qualité est facile si quelques critères clés sont compris. Voici quelques idées à connaître sur les variateurs de vitesse.

Qu’est-ce qu’un variateur de vitesse ?

Les systèmes d’entraînement à vitesse variable, également appelés variateurs de fréquence, sont un outil précieux pour le gestionnaire de l’énergie. La tâche principale d’un variateur de vitesse ou VSD est de réguler la quantité d’énergie envoyée du secteur au processus. Les entraînements à vitesse variable sont situés entre la source d’alimentation et le moteur. Le variateur reçoit de l’électricité d’une source électrique et le variateur contrôle la quantité d’énergie fournie au moteur.

La puissance d’entrée passe par un redresseur à l’intérieur du variateur, qui convertit le courant alternatif entrant en courant continu. Les condensateurs à l’intérieur du variateur sont alimentés en courant continu. Pour donner une alimentation propre pour l’étape suivante, ceci est fait pour lisser l’onde de puissance. L’onduleur convertit le courant continu du condensateur en courant alternatif de sortie, qui est ensuite envoyé au moteur.

Cette étape permet au variateur de moduler la fréquence et la tension délivrées au moteur en fonction des exigences de votre processus de fonctionnement. Cela signifie que vous faites fonctionner vos moteurs à courant alternatif à la vitesse ou au couple requis pour répondre à la demande. Par conséquent, l’adoption de variateurs de fréquence peut entraîner des économies financières importantes.

Enfin, les variateurs de vitesse contribuent à réduire les coûts de maintenance, les déchets et la pollution sonore ambiante en plus de la conservation de l’énergie. Ils constituent une excellente approche pour atteindre vos objectifs environnementaux.

Comment fonctionne un variateur de vitesse ?

Un variateur de fréquence reçoit une tension et une fréquence CA (courant alternatif) fixes, les convertit en CC (courant continu) à l’aide d’un pont redresseur, filtre le CC à l’aide de batteries de condensateurs et d’inductances, puis reconvertit la tension CC en CA avant de l’envoyer. renverse Moteur à la fréquence choisie.

Un microprocesseur ou un processeur de signal numérique (DSP) contrôle le fonctionnement du moteur et recherche les erreurs tout en communiquant avec l’API et l’utilisateur (via l’IHM ou le clavier). De plus, le circuit de commande gère la commutation des dispositifs d’alimentation pour activer les dispositifs d’alimentation dans l’ordre approprié.

En modifiant la tension et la fréquence délivrées par les dispositifs de sortie, la vitesse du moteur peut être modifiée. Les variateurs de fréquence de base conservent également le couple moteur en maintenant un rapport volt/fréquence constant. Pour améliorer les performances du moteur, les unités avancées utilisent des algorithmes plus intelligents et adaptatifs. Pour régler la vitesse du moteur sans réduire le couple, un VFD convertit une tension et une fréquence en une autre.

Où sont utilisés les variateurs de vitesse ?

Comme mentionné ci-dessus, la fonction principale d’un variateur de vitesse (VSD) est de réguler la quantité d’énergie envoyée du secteur au processus. Les entraînements à vitesse variable sont situés entre la source d’alimentation et le moteur. Le variateur reçoit de l’électricité d’une source électrique et le variateur contrôle la quantité d’énergie fournie au moteur.

Tous ces moteurs fonctionnent à l’électricité. Ils nécessitent une quantité correspondante d’énergie électrique pour effectuer la tâche de génération de couple et de vitesse. Tous ces moteurs utilisent l’électricité pour fournir le couple ou la vitesse requis. Les commandes mécaniques seront utilisées pour changer ou réduire la sortie de commande si le couple ou la vitesse est trop élevé ou trop bas. Par conséquent, il y a beaucoup de gaspillage énergétique et physique. La vitesse du moteur doit correspondre exactement aux besoins du processus. Sans une méthode plus efficace de gestion de la vitesse, beaucoup d’énergie est perdue, ce qui est mauvais pour les affaires de tout le monde.

Les opérations sont efficaces et fonctionnent en douceur avec un variateur de vitesse car les processus sont adaptés aux exigences d’une application spécifique. Par conséquent, les problèmes suivants ne sont généralement pas un problème dans les installations équipées de VSD sur les machines :

Fonctionnement lent mais consomme plus d’énergie. Les machines d’alimentation électrique doivent faire varier la vitesse, la force et le couple en fonction de l’intensité des exigences de l’application. Les applications variables fonctionnent à des vitesses ultra-rapides. La machine en question doit être conforme à ces exigences pour les applications impliquant une combinaison de vitesses rapides et lentes ; Sinon, les produits sont endommagés et l’énergie est gaspillée.

De plus, nous parlons de « contrôle de couple » ou de « contrôle de vitesse » lors de l’utilisation d’un variateur de vitesse pour contrôler le couple ou la vitesse. La charge contrôle la vitesse pendant que le variateur de vitesse est en mode contrôle de couple. Le couple est également déterminé par la charge lorsqu’il est utilisé dans le contrôle de la vitesse.

Comment un variateur de vitesse économise-t-il de l’énergie ?

Les systèmes d’entraînement à vitesse variable ont une capacité unique à contrôler la vitesse, ce qui explique leur avantage significatif en matière d’économies d’énergie. Les économies d’énergie des variateurs de vitesse seront plus importantes dans les applications telles que les ventilateurs, les pompes et les compresseurs, car les charges sur ces appareils augmentent avec la vitesse. La courbe de débit change considérablement lorsque les débits des ventilateurs et des pompes sont modifiés via le VSD, ce qui réduit la puissance requise.

Techniquement, en permettant aux moteurs électriques de tourner à des vitesses inférieures à leur vitesse maximale, les variateurs de vitesse économisent la consommation d’énergie selon la loi d’affinité des ventilateurs et pompes centrifuges. Lorsque la vitesse du moteur est réduite de 25 %, la consommation d’énergie est réduite d’environ 60 %, et lorsqu’elle est réduite de 50 %, la consommation d’énergie est réduite d’environ 90 %. Même avec une perte d’énergie de 2 à 3 % dans un VFD, il peut encore y avoir des économies d’énergie substantielles.

Cependant, toutes les applications ne sont pas adaptées aux variateurs de vitesse. Mais ils peuvent réduire les coûts et économiser de l’énergie en exploitant une variété d’installations industrielles et d’immeubles de bureaux. La liste suivante couvre certains d’entre eux.

Dimensionnement du moteur

Les ingénieurs adaptent parfois la taille du moteur aux demandes de pointe du cycle de service. Il peut ne culminer qu’au démarrage ou pendant une courte période.

Contrôle de la vitesse du moteur

La meilleure raison d’installer un variateur de vitesse est le lien entre vitesse et puissance, connu sous le nom de loi du cube. Le fonctionnement à pleine vitesse des ventilateurs et des pompes est rarement nécessaire. Par conséquent, un dispositif VSD peut contrôler la vitesse du moteur pour répondre aux besoins de l’application et économiser de grandes quantités d’électricité.

Boucles de rétroaction et capteurs

Les variateurs de vitesse sont programmables et possèdent un certain niveau d’intelligence. Ils peuvent gérer plusieurs moteurs lorsqu’ils sont utilisés conjointement avec des capteurs et des boucles de rétroaction. Cela peut économiser de l’énergie considérable tout au long de l’installation.

Type de variateur de vitesse

Le variateur de vitesse est conçu pour réguler les paramètres de fonctionnement d’un moteur. La fréquence est directement liée à la vitesse. En conséquence, la vitesse de rotation de l’arbre moteur déterminée par la technologie peut être maintenue en ajustant la fréquence.

Il existe trois types de base de variateurs VFD

Inverseur de courant (CSI)

Il a une longue et riche histoire dans les équipements électriques industriels et le traitement du signal. Un circuit onduleur appelé onduleur source de courant convertit le courant continu à son entrée en un courant alternatif équivalent. Il est parfois appelé onduleur alimenté en courant et abrégé en CSI. Au lieu d’une source de tension continue, une source de courant continu rigide est utilisée ici comme entrée du circuit.

Variateurs basés sur des onduleurs de tension (VSI)

Il ne permet pas la régénération, a un faible facteur de puissance et peut générer une ondulation du moteur à des fréquences inférieures à 6 Hz. Un onduleur à source de tension, souvent appelé VSI, est un convertisseur qui convertit une forme d’onde de tension d’unidirectionnelle ou de CC à CA. Un onduleur à source de tension optimale maintient une tension constante tout au long du fonctionnement.

Variateurs à modulation de largeur d’impulsion (PWM)

Ce sont les types de variateurs les plus largement utilisés car ils ont un excellent facteur de puissance d’entrée, aucune ondulation du moteur, une excellente efficacité et sont moins chers que les alternatives. Pour ajuster la fréquence et la tension fournies au moteur à courant alternatif, les VFD à modulation de largeur d’impulsion (PWM) fournissent une sortie de courant plus sinusoïdale. Les VFD PWM sont plus efficaces et offrent souvent des niveaux de performance plus élevés. Un convertisseur, une liaison CC, une logique de commande et un onduleur sont les composants d’un VFD PWM de base.

Avantages des variateurs de vitesse

Les principaux avantages de choisir des variateurs de vitesse sont une efficacité opérationnelle améliorée, une consommation d’énergie réduite et des coûts d’exploitation réduits. Cependant, ce ne sont là que quelques-uns des nombreux avantages qu’ils offrent.

Voici d’autres raisons pour lesquelles vous devriez tirer parti des variateurs de vitesse pour améliorer l’efficacité énergétique de diverses applications telles que les systèmes de pompes, de ventilateurs, de convoyeurs et de compresseurs :

Réduction des coûts d’électricité

En faisant fonctionner les moteurs à charge partielle, les variateurs de vitesse ne consomment que la quantité d’énergie nécessaire, ce qui réduit la consommation d’énergie du système d’entraînement jusqu’à 50 %.

Économies sur les réparations et les pièces de rechange

Les variateurs réduisent les contraintes sur l’équipement mécanique lors du démarrage et du fonctionnement, ce qui prolonge la durée de vie de l’équipement.

Économies sur les achats de capital

Dans les applications de pompes et de ventilateurs, l’investissement du VSD peut être rentabilisé immédiatement après l’installation, en termes de consommation d’énergie réduite.

Amélioration de l’efficacité opérationnelle

Les systèmes contrôlés par variateur peuvent être automatisés, éliminant ainsi le besoin de main-d’œuvre manuelle et permettant d’économiser sur les coûts de main-d’œuvre et les heures de travail.

Durée de vie prolongée du moteur

La durée de vie utile d’un moteur électrique peut être prolongée en contrôlant soigneusement son activité. Les moteurs nécessitent initialement jusqu’à huit fois leur charge normale s’ils fonctionnent seuls. Les VSD, également connus sous le nom de variateurs de fréquence, démarrent le moteur à tension nulle et l’accélèrent lentement. En conséquence, le moteur subit moins d’usure car moins de puissance est nécessaire pour activer le mécanisme.

Facteurs à considérer quand utiliser et quand ne pas utiliser un VSD

Apprendre autant que possible sur le variateur de vitesse (VSD) en tant qu’outil et ce qu’il peut faire est utile, que vous utilisiez un variateur de vitesse dans votre travail ou que vous envisagiez d’en acheter un pour améliorer l’efficacité de la production. votre convenance. Voici quatre choses que vous devez savoir sur ces disques.

Fait n°1 : Entraînement à fréquence variable (VFD), entraînement à fréquence réglable (AFD), entraînement CA, micro-entraînement, entraînement à onduleur et entraînement à tension variable/fréquence variable (VVVF) ne sont que quelques-uns des noms donnés à ces entraînements. Gardez à l’esprit que le variateur que vous recherchez est un variateur qui contrôle la vitesse du moteur en utilisant la fréquence et la tension de l’électricité fournie.

Fait #2 : Il existe trois conceptions différentes pour les variateurs de vitesse : onduleur de source de tension, onduleur de source de courant et modulation de largeur d’impulsion (PWM) (VSI). Un variateur PWM est souvent utilisé car il peut fonctionner avec une variété de tailles de moteur. Bien que le variateur CSI nécessite une inductance interne et une charge moteur importantes, il régule les courants de manière fiable. Un lecteur VSI est comparable à un lecteur CSI ; Cependant, contrairement au variateur CSI, il ne régule pas les courants.

Fait #3 : Un outil très flexible est le variateur de vitesse. Il peut faire fonctionner n’importe quoi, des ventilateurs aux pompes en passant par les compresseurs d’air. Malheureusement, toutes les applications de Drive ne sont pas arrivées sur le marché international.

Fait #4 : Le principal avantage d’un VFD est qu’il rend le moteur plus efficace. Il y parvient en faisant varier l’apport d’énergie qui entraîne le moteur en fonction des exigences de sortie spécifiques. Un moteur ne doit pas fonctionner à sa puissance maximale si ce n’est pas nécessaire.

Dernières pensées!

Avec plus d’informations sur ces variateurs de vitesse, vous pouvez décider de les utiliser ou non dans le fonctionnement de votre installation.

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