Construire un système VFD fiable

Entraînements à fréquence variable (VFD) sont lentement devenus la norme industrielle pour contrôler la sortie des moteurs triphasés à courant alternatif . En faisant varier la tension et la fréquence, les VFD permettent d'obtenir un contrôle fluide et fiable du couple et de la vitesse du moteur. Des applications de contrôle de mouvement aux systèmes de ventilation en passant par la fabrication lourde, les VFD sont devenus un incontournable du paysage industriel.

Cependant, l'efficacité globale des VFD dépend fortement de leur installation et de la qualité des équipements utilisés lors du processus de conception. Le moteur, les câbles et tout autre appareil connecté doivent être entièrement compatibles avec les spécifications du variateur à installer.

Comment fonctionnent les VFD ?

Les VFD sont un élément essentiel de la technologie à semi-conducteurs et convertissent la tension de ligne CA triphasée en une forme d'onde PWM sinusoïdale, à travers laquelle la fréquence et la tension peuvent être modifiées. En interne, les VFD sont composés de :

• Convertisseur AC-DC
• Bus DC pour filtrer la sortie du redresseur
• Onduleur DC-AC

L'onduleur est responsable d'un flux régulier de sortie de tension et de fréquence variable qui entraînerait ensuite le moteur. Pour assurer un contrôle centralisé, un microprocesseur est installé dans le VFD, régissant le fonctionnement global et les paramètres.

Prérequis

Avant qu'un VFD puisse être intégré à votre système, vous devez vous poser quelques questions pour vous assurer de sélectionner un lecteur aux bonnes spécifications :

Quelles seront les demandes de couple des charges ?

• Les VFD ont une capacité de surintensité limitée, de sorte que les unités lourdes nécessiteraient une unité suffisamment surdimensionnée.

Combien de moteurs le variateur contrôlera-t-il ?

• Les courants de crête de tous les moteurs doivent être calculés pour se préparer au scénario le plus défavorable.

L'application nécessitera-t-elle une variation de vitesse instantanée ?

• Un surdimensionnement du lecteur peut être nécessaire en fonction de cette exigence.

Le moteur devra-t-il faire face à des problèmes tels que la surchauffe ?

• Un problème courant dans les applications à vitesse réduite et à couple constant.

L'alimentation électrique restera-t-elle constante ?

• Plusieurs unités industrielles utilisent le délestage pour économiser l'énergie. Si tel est le cas, il faudra alors sélectionner un disque avec capacité de secours.

Des boîtiers externes sont-ils nécessaires ?

• Cela dépend des conditions auxquelles le disque est exposé. Trop de poussière, d'eau ou d'autres produits chimiques peuvent sérieusement perturber les capacités d'un VFD.

Sélection du câble

Un décalage d'impédance câble-moteur peut provoquer des ondes réfléchies dans les VFD, doublant ainsi le niveau de tension, ce qui peut endommager les câbles et les composants. La solution préférée est l'utilisation d'une isolation de câble XLPE qui peut résister à de telles ondes réfléchies, par rapport au PVC qui est dangereux dans de telles applications. L'utilisation de tels câbles présente également d'autres avantages pour le système VFD comme une capacité réduite qui peut améliorer la durée de vie du moteur. La propriété d'isolation thermique garantit également que la chaleur générée par les pertes corona n'affecte pas d'autres équipements ou n'entraîne pas de risques tels que la fonte de l'isolation ou des incendies.

De plus, un câble VFD émet du bruit, qui est proportionnel à la quantité de courant électrique qui y varie. Au fur et à mesure que la longueur du câble augmente, le bruit augmente également et, par conséquent, un blindage approprié d'un tel câble est nécessaire. S'il n'est pas corrigé, le bruit rayonné peut causer des problèmes tels qu'un couplage capacitif entre les enroulements du moteur et le châssis affectant les appareils proches tels que les thermocouples, les codeurs, ainsi que les signaux de communication de bas niveau.

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