Qu'est-ce qu'un variateur AC?

Plusieurs termes sont utilisés pour désigner les variateurs AC : convertisseurs, variateurs de vitesse, variateurs de fréquence ou convertisseurs de fréquence.

Les variateurs AC sont utilisés pour contrôler les moteurs AC à induction, la technologie de moteurs la plus répandue dans l’industrie. Les moteurs sont robustes, nécessitent peu d’entretien et peuvent être facilement fabriqués dans des conditions respectueuses de l’environnement.

Si un moteur AC est relié directement à l’alimentation secteur, il démarre très rapidement, puis tourne à un régime fixe en fonction de la fréquence de l’alimentation électrique et de sa propre conception.

Un régime fixe est acceptable pour certaines applications, et il est possible d’obtenir la puissance de sortie souhaitée en sélectionnant les bons rapports de boîte à engrenages. Toutefois, pour la plupart des applications, la forte accélération, la décélération non contrôlée et l’absence de dispositif permettant de réguler la vitesse et le couple représentent de sérieuses difficultés. Les variateurs AC offrent une solution en modifiant la tension et la fréquence de l’alimentation AC fournie au moteur. Ce contrôle est obtenu en évaluant le régime du moteur (on parle alors de contrôle en boucle ouverte) ou en mesurant la vitesse (on parle dans ce cas de contrôle en boucle fermée). Ces deux techniques présentent des avantages et des inconvénients :

Contrôle en boucle ouverte

Le contrôle en boucle ouverte constitue la méthode la plus simple pour contrôler les moteurs AC à induction ; étant donné que le régime du moteur dépend de la fréquence de l’alimentation, cette méthode de contrôle simple modifie la tension et la fréquence afin d’obtenir le régime moteur escompté. Cette méthode est appelée « contrôle V/Hz ». Les inconvénients majeurs qu’elle présente sont le manque de précision et un couple insatisfaisant à bas régime

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De nombreuses recherches sont en cours afin d’améliorer les performances en boucle ouverte des variateurs AC. Les technologies de contrôle vectoriel en boucle ouverte et de contrôle direct de couple tentent de modéliser le moteur en temps réel afin de compenser un grand nombre de facteurs agissant sur le régime et le couple délivrés au niveau de l’arbre de sortie. Ces méthodes permettent d’obtenir des améliorations considérables en termes de performances et de précision, bien que les performances à bas régime restent perfectibles.

Le contrôle de flux du rotor (RFC) est une nouvelle méthode de contrôle pour les variateurs en boucle ouverte, qui améliorent la stabilité et les performances dynamiques. Cliquez ici pour plus d’informations.

Les variateurs en boucle ouverte sont utilisés dans des applications où le moteur n’est pas sollicitéà bas régime ou à régime nul, et où la précision du couple et du régime ne sont pas des facteurs déterminants. Applications fréquentes:

• Pompes
• Ventilateurs
• Convoyeurs
• Mélangeurs
• Centrifugeuses

Contrôle en boucle fermée

Le contrôle en boucle fermé utilise un capteur de vitesse et de position monté sur l’arbre moteur.

Le résultat obtenu est un contrôle dynamique du régime et du couple stable et précis, de la position d’arrêt à la vitesse maximum. Applications fréquentes :

• Grutage et levage
• Monte-charge
• Enrouleurs
• Manutention de matériaux
• Banc test pour l’automobile
• Extrusion

Variateurs intelligents

Control Techniques est leader sur le marché des variateurs intelligents. Cette expression désigne les variateurs équipés en série ou en option de contrôleurs d’automatisation ou de mouvements programmables. Ces variateurs intelligents présentent de sérieux avantages : étant donné que le contrôleur est intégré au variateur, les délais de communication sont éliminés, ce qui améliore les performances dans les applications d’automatisation et de mouvement. Par ailleurs, l’absence de contrôleur externe permet d’économiser l’espace occupé par des panneaux supplémentaires. Unidrive SP, Commander SK, Digitax ST et Mentor II entrent tous dans cette gamme de variateurs intelligents.

Économie d’énergie

Une économie d’énergie de près de 20 % peut être réalisée en installant et en utilisant plus efficacement les moteurs. L’installation de variateurs AC dans certaines applications, notamment sur des ventilateurs et des pompes, peut avoir un gros impact sur l’énergie consommée. Considérant que les moteurs consomment environ deux tiers de l’énergie électrique dans les applications industrielles, l’utilisation de variateurs est un facteur déterminant dans la réduction des émissions de carbone.