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

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Un variateur de fréquence est un appareil électronique qui permet de réguler avec précision la vitesse de rotation des moteurs triphasés en faisant varier la fréquence et la tension. Sans variateur de fréquence, les moteurs triphasés directement raccordés au réseau fonctionnent à une fréquence et une tension fixes (par exemple 50 Hz / 400 V) et donc à leur point de fonctionnement à vitesse nominale.

Selon leur version, les variateurs de fréquence peuvent être raccordés à différentes tensions d’alimentation : 120 V monophasé, 230 V monophasé, 230 V triphasé ainsi que 400 V triphasé. Quelle que soit l’alimentation d’entrée, le variateur fournit généralement en sortie une alimentation triphasée à fréquence et tension variables pour le moteur.

Un variateur de fréquence permet ainsi d’adapter en continu la vitesse d’un moteur en générant une alimentation dont la fréquence et la tension sont variables. Cette technologie est particulièrement importante dans les applications nécessitant différentes vitesses de rotation, notamment pour les pompes, les ventilateurs ou les systèmes de convoyage.

Les variateurs de fréquence modernes, tels que nos variateurs INVT des séries GD350A ou GD28, Hitachi séries S1, NES1, P1 ou C1, Invertek séries Optidrive E3, Optidrive V3 ou Optidrive P2, ainsi que la gamme escodrives permettent également de répondre à des applications exigeantes dépendant du couple, telles que la commande de grues ou la régulation de tension.

Fonctionnement d’un variateur de fréquence

Un variateur de fréquence convertit tout d’abord la tension du réseau en tension continue, qui est stockée dans les condensateurs du circuit intermédiaire, également appelé bus continu. Il génère ensuite à partir de cette tension une nouvelle tension alternative dont la fréquence et la tension peuvent être réglées par l’utilisateur.

La tension de sortie du variateur de fréquence est générée par modulation de largeur d’impulsion (PWM). La tension continue provenant du bus continu est découpée en impulsions rectangulaires, puis modulée afin de reproduire une forme d’onde sinusoïdale. La fréquence et la tension de sortie peuvent ainsi être régulées avec précision, ce qui permet d’agir directement sur la vitesse de rotation et le couple du moteur.

Applications des variateurs de fréquence

Les variateurs de fréquence sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles et commerciales, notamment :

• Pompes et ventilateurs : l’adaptation de la vitesse du moteur permet de réaliser d’importantes économies d’énergie. Elle permet également de régler avec précision la pression et le débit.
  
  
• Convoyage, emballage et levage : des phases d’accélération et de décélération progressives réduisent l’usure mécanique, protègent les produits transportés et prolongent la durée de vie des machines. Les vitesses des différents entraînements peuvent également être synchronisées et les couples limités.
  
  
• Concasseurs, agitateurs et broyeurs : les couples de démarrage élevés et les fortes capacités de surcharge constituent des exigences particulières auxquelles les variateurs de fréquence modernes répondent parfaitement grâce à des méthodes de régulation spécifiques, telles que le contrôle vectoriel Sensorless (SLV) ou Closed Loop (FVC) de nos variateurs de fréquence TOSHIBA, escodrives et INVT. Grâce à une détermination précise du point de fonctionnement sur toute la plage de vitesse, le variateur de fréquence garantit un couple élevé et constant à l’arbre moteur.
  
  
• Broches et centrifugeuses : les vitesses de rotation élevées, supérieures à celles pouvant être obtenues avec les fréquences habituelles des réseaux électriques publics, nécessitent impérativement l’utilisation de variateurs de fréquence. Les variateurs modernes peuvent généralement fournir des fréquences allant jusqu’à 599 Hz (limitation réglementaire liée à la réglementation sur les biens à double usage).
  
  
• Montage direct dans des environnements humides, poussiéreux ou soumis à des exigences d’hygiène élevées : les variateurs de fréquence dotés d’un indice de protection élevé, comme les modèles IP66 d’escodrives, permettent une installation fiable directement dans l’environnement de travail, sans armoire électrique supplémentaire. Ils sont particulièrement adaptés à l’industrie agroalimentaire, aux stations d’épuration, aux installations de lavage ainsi qu’aux applications extérieures.

👉 Important à savoir :
Selon l’application, nos variateurs de fréquence sont disponibles avec différents indices de protection IP – du modèle compact destiné à être installé dans une armoire électrique jusqu’à la solution robuste et résistante aux intempéries conçue pour les environnements industriels difficiles.

La marque escodrives propose même des modèles IP66, spécialement développés pour les applications exigeantes en extérieur ou dans les environnements soumis à des exigences d’hygiène élevées. Ils offrent une solution fiable, durable et peuvent être utilisés sans armoire électrique supplémentaire.

Les avantages d’un variateur de fréquence

• Économies d’énergie : Dans les applications à couple variable, telles que les pompes et les ventilateurs, l’adaptation de la vitesse du moteur permet de fournir uniquement l’énergie réellement nécessaire. Cela garantit une efficacité énergétique élevée et permet de réaliser d’importantes économies d’énergie.
  
  
• Respect des exigences des fournisseurs d’énergie : Dans les applications où la puissance de pointe disponible sur le réseau est limitée, par exemple pour les agitateurs dans les installations de biogaz, l’utilisation de variateurs de fréquence permet de réduire efficacement les courants de démarrage et de répondre ainsi aux exigences des fournisseurs d’énergie. De simples solutions de démarrage progressif ne permettent pas toujours d’atteindre cet objectif.
  
  
• Flexibilité : Les variateurs de fréquence permettent d’adapter avec précision le fonctionnement des moteurs aux exigences de charge et de vitesse, sans avoir recours à des solutions mécaniques. Dans de nombreuses applications, l’utilisation de variateurs et de moteurs modernes peut même permettre de se passer de réducteur. Les variateurs permettent également de faire fonctionner les moteurs triphasés à des fréquences supérieures à celle du réseau d’alimentation, par exemple pour les entraînements de broches.
  
  
• Durée de vie prolongée des machines et installations : Des phases d’accélération et de décélération progressives réduisent les contraintes mécaniques et contribuent ainsi à prolonger la durée de vie et à améliorer la disponibilité des machines et des installations.

Un variateur de fréquence offre donc bien plus qu’un simple contrôle précis de la vitesse : il contribue également aux économies d’énergie, à la maîtrise de la charge et à la protection du moteur.