Quelles caractéristiques du moteur doivent être prises en compte lors de la sélection d'un variateur AC ?

Choisir le bon Entraînement CA (également connu sous le nom de variateur de fréquence ou VFD) est une étape critique dans l’optimisation de tout système motorisé. Les performances du variateur sont intrinsèquement liées au moteur qu'il contrôle, ce qui rend une compréhension approfondie des caractéristiques du moteur absolument essentielle pour un appairage approprié, l'efficacité et la longévité du système.

Voici les principales caractéristiques du moteur qui doivent être rigoureusement prises en compte lors du choix d'un Entraînement CA :

1. Type de moteur et indice de service

La nature fondamentale du moteur dicte les capacités de contrôle du variateur et les performances requises :

• Technologie moteur (induction vs synchrone) :

  • Moteurs à induction : Le type le plus courant. Les moteurs à induction standard peuvent convenir à des applications simples et à faible charge. Cependant, pour un contrôle précis ou un fonctionnement à basse vitesse sous couple constant, un moteur à onduleur est souvent nécessaire. Ces moteurs ont une isolation et un refroidissement améliorés pour résister aux commutations haute fréquence et aux pics de tension générés par le variateur AC (contrôle PWM).

  • Moteurs synchrones/à aimants permanents : Ceux-ci nécessitent des algorithmes de contrôle plus avancés (souvent un contrôle vectoriel) de la part du variateur AC pour gérer une vitesse et un couple précis sans « glissement ». Le variateur doit être spécifiquement conçu pour ce type de moteur.

• Indice d'isolation : La classe d'isolation du moteur (par exemple, NEMA/IEC) doit être capable de tolérer les pointes de tension et le contenu harmonique produit par le variateur CA. L’utilisation d’un moteur sans variateur avec un entraînement moderne peut entraîner une panne prématurée du moteur.

• Boîtier et refroidissement : Les moteurs standard refroidis par ventilateur perdent leur capacité de refroidissement à basse vitesse. Pour les applications continues, à faible vitesse et à couple constant, la combinaison variateur/moteur doit en tenir compte, nécessitant souvent un moteur à onduleur avec un ventilateur indépendant ou un entraînement qui limite le fonctionnement à basse vitesse.

2. Caractéristiques électriques et compatibilité

Le respect des spécifications électriques de base n’est pas négociable en termes de sécurité et de fonctionnement :

• Tensions et puissances nominales (HP/kW) : La tension nominale et la puissance nominale du variateur CA doivent correspondre ou dépasser les valeurs nominales indiquées sur la plaque signalétique du moteur. La capacité de courant de sortie du variateur est généralement le facteur le plus critique, car il doit gérer le courant de sortie du moteur. courant à pleine charge (FLA) .

• Ampères à pleine charge (FLA) : Le courant nominal continu du variateur doit être égal ou supérieur au FLA du moteur, en particulier lorsqu'il fonctionne à la vitesse de base du moteur.

• Fréquence d'entrée (50 Hz ou 60 Hz) : Alors que le rôle du variateur AC consiste à faire varier la fréquence de sortie, sa section d'entrée doit être compatible avec la fréquence d'alimentation de l'installation.

3. Exigences de couple et de vitesse

La courbe de performance du moteur dicte le type de contrôle requis depuis le Entraînement CA :

• Courbe couple-vitesse (type de charge) :

  • Couple variable : Les charges telles que les pompes centrifuges et les ventilateurs nécessitent un couple qui augmente avec le carré de la vitesse. Les moteurs standard et une simple commande V/Hz sur le variateur CA conviennent souvent, car moins de couple est nécessaire à basse vitesse.

  • Couple constant : Les charges telles que les convoyeurs, les pompes volumétriques et les extrudeuses nécessitent le même couple sur toute leur plage de vitesse. Cela nécessite un variateur CA plus robuste et souvent un moteur à onduleur pour éviter la surchauffe à basse vitesse.

• Plage de contrôle de vitesse : La plage requise (par exemple, 10 : 1, 100 : 1 ou même 1 000 : 1) dicte la technologie de contrôle du variateur de fréquence. Le contrôle V/Hz simple offre une plage limitée, tandis que le contrôle vectoriel sans capteur (SVC) ou le contrôle vectoriel en boucle fermée (nécessitant un encodeur de moteur) offre un contrôle précis et large de la vitesse et du couple.

• Couple de démarrage : L'entraînement doit être dimensionné pour fournir le couple nécessaire pour accélérer la charge à partir d'un arrêt. Cela implique souvent le lecteur capacité de surcharge — sa capacité à fournir un courant supérieur au courant nominal pendant de courtes périodes (par exemple, 150 % pendant 60 secondes).

4. Méthodologie de rétroaction et de contrôle

La configuration du moteur détermine souvent le mode de contrôle le plus approprié dans le Entraînement CA :

• Dispositif de rétroaction du moteur :

  • Pas de retour (V/Hz en boucle ouverte ou vecteur sans capteur) : Utilisé pour la plupart des applications simples. Entraînement CAs s'appuyer sur des modèles de moteur internes sans retour direct de vitesse ou de position.

  • Encodeur/résolveur (vecteur en boucle fermée) : Requis pour les applications nécessitant une régulation de vitesse extrêmement précise, un contrôle du couple ou une capacité de maintien à vitesse nulle (comme les grues ou les ascenseurs). Le variateur de fréquence doit disposer des terminaux et du logiciel appropriés pour traiter ce retour d'information.

• Pôles moteur : Le nombre de pôles (2, 4, 6, etc.) détermine la vitesse de synchronisation du moteur à une fréquence donnée, que le Entraînement CA doit en tenir compte dans ses algorithmes de contrôle.

En évaluant soigneusement ces caractéristiques du moteur, les ingénieurs peuvent garantir que le moteur sélectionné Entraînement CA fournit la puissance, la protection et le contrôle précis nécessaires à l'application, maximisant l'efficacité et minimisant les temps d'arrêt.