Peut-on utiliser n’importe quel moteur avec un VFD ?

Le moteur à induction CA a été une merveilleuse invention qui a changé à jamais notre façon de travailler, mais la vitesse unique est rapidement devenue un problème à résoudre. Pendant plus d’un siècle, des centaines d’innovations ont été lancées pour résoudre ce problème. Mais aucune d’entre elles ne pourrait être aussi efficace que le variateur de fréquence (VFD).

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• que font les VFD ?
• quels moteurs peuvent être utilisés avec un VFD ?
• comment déterminer si un moteur peut fonctionner avec un variateur ?
• que signifie le fait qu’un moteur puisse fonctionner avec un variateur ?

Les VFD sont utilisés dans diverses industries depuis les années 1980, ce qui a permis de résoudre efficacement le problème de vitesse unique des moteurs électriques CA triphasés.

Que font les VFD ?

La vitesse et le couple d’un moteur CA sont déterminés par la fréquence et la tension du circuit. Les variateurs de fréquence font varier la fréquence et la tension pour modifier la vitesse et le couple de votre moteur afin qu’il puisse fonctionner aussi efficacement que possible. Cela permet d’économiser de l’énergie et d’optimiser la consommation d’énergie.

Vous trouverez des VFD dans de nombreuses applications, comme les ascenseurs, les convoyeurs et les systèmes d’irrigation et de pompage, ainsi que dans toutes les applications qui nécessitent une vitesse et un couple variables pour fonctionner.

Quels types de moteurs peuvent être utilisés avec un VFD ?

• Moteurs CA synchrones à aimants permanents : spécialement conçus pour être utilisés avec des VFD.
• Moteurs CA synchrones sans balais.
• Moteur CA asynchrone à rotor bobiné : le plus courant dans les applications où un couple de démarrage élevé est nécessaire, mais où l’alimentation de la source est inadéquate.
• Moteurs CA asynchrones à cage d’écureuil : type de moteur le plus courant à utiliser avec un VFD dans les applications industrielles.

Comment savoir si un moteur peut fonctionner avec un variateur ?

Étant donné que la plupart des moteurs fabriqués aujourd’hui sont maintenant homologués pour les variateurs (compatibles avec les VFD), la plupart des fabricants ne l’indiqueront pas sur la plaque signalétique. Mais si votre moteur a plus de 5 à 10 ans, il est possible que cela soit indiqué sur la plaque signalétique. Si vous voyez la valeur nominale « CT/VT » sur la plaque signalétique, cela signifie généralement que votre moteur peut fonctionner avec un variateur. Cela signifie « couple constant » et « couple variable ». Il est également possible que vous voyiez la mention « PWM » sur la plaque signalétique, ce qui signifie que le moteur est conçu pour une commande à modulation de largeur d’impulsions.

Les moteurs pouvant fonctionner avec un variateur de fréquence sont conçus pour supporter des pointes de tension sans défaillance de l’isolation, et des vitesses très basses sans surchauffe.

Voici quelques exemples de moteurs qui ne sont pas homologués pour variateur :

• moteurs pré-EPAct (avant 1992) : Ne peuvent être utilisés avec un VFD que s’ils sont homologués, ont une isolation de classe F ou supérieure, et ont un rapport de couple constant de 2:1 maximum ;
• moteurs EPAct : Avec un couple nominal constant de 2:1 et un couple nominal variable de 4:1 à 10:1. De plus, les moteurs fractionnels et les moteurs Nema 56 ne sont pas homologués pour VFD ;
• moteurs NEMA Premium : Avec un couple nominal constant de 4:1 à 20:1 et un couple nominal variable de 10:1 à 20:1.

Dans certains cas, la plaque signalétique du moteur à utiliser avec un VFD n’est pas disponible pour la vérification des valeurs nominales.

Que signifie le fait qu’un moteur puisse fonctionner avec un variateur ?

Il est important de noter que bien que la plupart des moteurs soient habituellement compatibles avec les VFD, il y a encore quelques facteurs importants à examiner avant d’ajouter un VFD à votre système de moteur électrique.

Isolation des enroulements du moteur

En raison de leurs fonctions internes, les VFD sont connus pour provoquer des pics de tension haute fréquence dans les enroulements du moteur. Assurez-vous que l’isolation des enroulements de votre moteur soit de classe F ou supérieure pour protéger les organes internes de votre moteur. En fonction du fabricant du moteur, il est possible également que la plaque signalétique indique « Inverter Duty » (fonctionnement avec variateur) pour les moteurs compatibles avec les VFD.

Roulements isolés pour moteurs électriques

Les pointes de tension haute fréquence mentionnées ci-dessus peuvent endommager plus que vos enroulements. Cette tension supplémentaire s’accumule sur l’arbre du moteur, empêchant la lubrification du roulement, ce qui finit par endommager ce dernier. Vous pouvez éviter ces dommages en installant des roulements isolés et des anneaux de mise à la terre d’arbre sur votre moteur.

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Vitesses nominales

Étant donné que les VFD font varier la fréquence pour modifier la vitesse et le couple des moteurs CA, ils peuvent faire tourner un moteur hors de sa plage de vitesse nominale. Mais cela ne veut pas dire que vous devriez le faire.

Lorsque votre moteur tourne à des vitesses inférieures à celles indiquées par le fabricant, la capacité du système de refroidissement diminue. Si vous avez l’intention de faire tourner votre moteur à une vitesse inférieure à la vitesse de base, vous devrez peut-être installer un système de refroidissement auxiliaire.

Lorsque votre moteur tourne à des vitesses supérieures à celles indiquées par le fabricant, il essaie de tirer plus de puissance du VFD. Cette consommation peut entraîner des situations de surcharge et d’autres dommages graves.

Longueur du câble

Dans le circuit type moteur - VFD, la longueur du câble ne dépasse pas 50 pieds. Toutefois, il peut arriver qu’il n’y ait pas de place pour monter le variateur de fréquence à proximité du moteur. Si vous avez une longueur de câble de plus de 50 pieds, vous devrez installer des filtres supplémentaires (bobine d’arrêt ou DV/DT) pour atténuer les pointes de tension.

Résumé

Bien que nous ayons résolu le problème de vitesse unique des moteurs à induction CA avec les variateurs de fréquence, tous les moteurs ne sont pas compatibles avec les VFD. Certains moteurs sont spécialement conçus pour fonctionner avec un variateur de fréquence, tandis que d’autres nécessitent l’ajout de quelques composants au système pour être compatibles. Assurez-vous de comprendre les capacités et les limites de votre moteur avant d’installer un VFD.

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