Améliorer l'efficacité industrielle grâce au variateur de fréquence basse tension

Le Entraînement à fréquence variable basse tension (VFD), souvent simplement appelé VFD ou variateur de vitesse (UnSD), est un composant essentiel des opérations industrielles et commerciales modernes. Sa fonction première est de contrôler la vitesse et le couple d'un moteur à induction triphasé à courant alternatif en faisant varier la fréquence et la tension de l'énergie électrique fournie au moteur. En fonctionnant dans la plage basse tension, généralement inférieure 690 volts (V) , ces appareils sont largement déployés dans pratiquement tous les secteurs utilisant des moteurs électriques, de la fabrication et du CVC au traitement de l'eau et à la manutention des matériaux.

Fonctionnalité et fonctionnement de base

Le operation of a Entraînement à fréquence variable basse tension comporte trois étapes principales :

1. Redresseur : Le incoming AC (alternating current) power from the mains is first converted into DC (direct current) power. This stage typically uses diodes or silicon-controlled rectifiers (SCRs).

2. Bus CC : Le converted DC power is then stored in a capacitor bank, which acts as a filter to smooth the power and provide a stable DC voltage.

3. Onduleur : C’est l’étape la plus cruciale. L'alimentation CC est reconvertie en alimentation CA simulée à l'aide de commutateurs électroniques de puissance sophistiqués, comme les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT). En activant et désactivant rapidement ces transistors à l'aide d'une technique appelée Modulation de largeur d'impulsion (PWM) , le VFD peut créer une sortie de fréquence et de tension variable qui contrôle précisément la vitesse du moteur.

Avantages clés dans l'application

Le adoption of a Entraînement à fréquence variable basse tension offre de nombreux avantages significatifs par rapport aux méthodes traditionnelles de contrôle de moteur :

• Économies d'énergie : C’est souvent l’avantage le plus intéressant. Pour les applications telles que les pompes et les ventilateurs, la puissance requise est proportionnelle au cube de la réduction de vitesse (les lois d'affinité). En réduisant, même légèrement, la vitesse du moteur, la consommation d'énergie diminue considérablement. Cela conduit à des économies de coûts substantielles et à une empreinte carbone réduite.

• Amélioration du contrôle des processus : Les VFD permettent un contrôle précis et continu de la vitesse, permettant une meilleure régulation du débit, de la pression, de la température ou de toute autre variable contrôlée par le moteur. Cela se traduit par une qualité de produit supérieure et une meilleure stabilité du processus.

• Contrainte mécanique réduite : A Entraînement à fréquence variable basse tension offre une capacité de démarrage progressif, augmentant progressivement la vitesse du moteur. Cela élimine les chocs mécaniques et électriques sévères associés au démarrage « direct », prolongeant ainsi la durée de vie du moteur, des engrenages, des courroies et de l'équipement entraîné.

• Demande de pointe inférieure : En éliminant les courants d'appel élevés lors du démarrage, les VFD aident les installations à gérer leur demande électrique globale, ce qui peut conduire à une réduction des frais de facturation des services publics en fonction de l'utilisation maximale.

Considérations de conception et de sélection

Lors de la spécification d'un Entraînement à fréquence variable basse tension , les ingénieurs prennent en compte plusieurs facteurs pour garantir des performances optimales et une compatibilité système :

• Puissance du moteur (HP) et tension : Le VFD must be sized to match the motor's nominal voltage and current ratings.

• Évaluation du boîtier : Le VFD's enclosure must be suitable for the operating environment (e.g., NEMA 1 for indoor/clean areas, NEMA 4X for washdown/corrosive areas).

• Méthode de contrôle : Les VFD modernes utilisent divers algorithmes de contrôle, tels que Volts par Hertz (V/Hz) , Contrôle vectoriel sans capteur (SVC) , ou Contrôle vectoriel de flux , les deux derniers offrant un meilleur contrôle du couple, en particulier à basse vitesse.

• Atténuation harmonique : Le switching process inside the VFD can create electrical harmonics that may distort the power quality of the electrical grid. Selecting a drive with built-in or external harmonic filters is often necessary to comply with power quality standards.

En conclusion, le Entraînement à fréquence variable basse tension est un élément indispensable de la technologie industrielle, servant de pierre angulaire pour un fonctionnement économe en énergie et un contrôle de processus précis et dynamique dans l'ensemble du spectre des applications motorisées.