Onduleurs triphasés
(1 351)Un onduleur est le nom commun d’un convertisseur de fréquence. Il est utilisé pour convertir la tension continue en tension alternative avec une fréquence réglable et souvent également de remplissage.
Normalement, l’onduleur est alimenté par un réseau électrique de courant alternatif, ce qui, en prenant en compte la définition donnée, peut porter à la confusion. À l’intérieur du boîtier de l’onduleur, la tension d’entrée est redressée à l’aide de diodes ou d’un redresseur synchrone. Dans le passé, les onduleurs utilisaient des thyristors contrôlés par des circuits numériques discrets. Dans les onduleurs modernes les processeurs de signaux sont utilisés. Des transistors MOS ou IGBT sont utilisés dans l’étage de sortie.
Il faut apercevoir que les convertisseurs de fréquence peuvent être utilisés non seulement pour réguler la vitesse de rotation des moteurs mais ils peuvent également être des éléments faisant partie des convertisseurs de tension. Habituellement, cependant, lorsque nous entendons parler d’un « onduleur » ou d’un « convertisseur de fréquence », nous avons affaire à un appareil utilisé pour contrôler le moteur.
Comment fonctionne l’onduleur
La tension du réseau électrique public sur le territoire de l’UE est de 50 Hz. Le convertisseur de fréquence permet de modifier la fréquence de la tension de sortie dans la plage de 0 à 50 Hz, ce qui vous permet d’ajuster la vitesse de rotation du moteur asynchrone de l’arrêt au maximum. Des onduleurs plus avancés permettent le réglage dans une plage plus large, par exemple de 0 à 87 Hz, ce qui permet une vitesse de rotation plus élevée que lorsqu’ils sont alimentés par le secteur.
Types d’onduleurs
La division principale des onduleurs prend en compte le nombre de phases de la tension d’entrée et de sortie. Les onduleurs les plus simples ont une seule phase de puissance et une seule phase de sortie. Ils sont utilisés pour réguler la vitesse de rotation des moteurs monophasés. Il existe également des onduleurs à alimentation monophasée avec une sortie triphasée. Ils permettent de contrôler le fonctionnement de moteurs triphasés à alimentation monophasée. D’habitude dans les applications industrielles, nous pouvons trouver les convertisseurs de fréquence à alimentation triphasée avec une sortie triphasée.
En plus de la division prenant en compte le nombre de phases de tension, les onduleurs sont également divisés en fonction de la source d’alimentation en onduleurs de tension (qui sont alimentés par une source de tension - il y a un condensateur de grande capacité à l’entrée) et en onduleurs de courant (qui sont alimentés par une source de courant - il y a une bobine d’arrêt à l’entrée).
À quoi l’onduleur est-il utilisé
Grâce à l’onduleur, il est possible de contrôler le fonctionnement du moteur électrique à courant alternatif. Le couple et la vitesse de rotation réglables permettent d’accélérer ou de freiner doucement le moteur, en ajustant sa vitesse de rotation et son couple aux exigences de l’entraînement. Grâce à ces propriétés, l’onduleur a de nombreuses possibilités d’application. Il est couramment utilisé pour réguler l’efficacité des pompes et des compresseurs, la vitesse de rotation des ventilateurs, des machines à laver, des centrifugeuses et des mélangeurs. Il est également utilisé dans les machines agricoles, les entraînements de portes d’entrée (pour les fermer et ouvrir doucement), les convoyeurs de transport, etc.
Division selon la méthode de commande
Un onduleur scalaire a une caractéristique linéaire U/f = const ou en quadrature U/f2 = const. Les onduleurs scalaires sont utilisés dans les systèmes d’entraînement à couple variable. Leur fonctionnement consiste à fournir une quantité minimale d’énergie au moteur afin de ne pas faire chuter encore la fréquence de sortie en dessous de la valeur de consigne.
Les onduleurs vecteur (DTC) fonctionnent parfaitement dans les variateurs qui nécessitent un couple constant à vitesse variable. Pour réaliser un réglage, ils utilisent la fréquence et le remplissage des formes d’onde de sortie.
Sélection de l’onduleur pour l’application
En choisissant l’onduleur pour l’application, il est nécessaire de faire attention non seulement aux paramètres électriques, mais également aux fonctionnalités requises de l’interface utilisateur et à la méthode de contrôle du moteur.
Tout d’abord, il faut déterminer la méthode de l’alimentation de l’onduleur et la puissance du moteur. L’onduleur doit avoir une puissance égale ou supérieure à la puissance du moteur. Lorsque plusieurs moteurs sont contrôlés par un seul onduleur de fréquence, il est nécessaire d’ajouter la puissance nominale de tous les moteurs et d’ajouter encore une marge de sécurité d’environ 15 à 20%.
Ensuite, il faut déterminer la méthode de contrôle du moteur. Dans de nombreuses applications, le contrôle par un algorithme intégré à l’onduleur est suffisant. Par exemple, si l’onduleur commande un moteur de pompe à efficacité fixe ou variable, dans ce cas un démarrage progressif automatique et une commande de vitesse par potentiomètre seront probablement suffisants. Cependant, si la pompe doit être contrôlée par le panneau HMI, ou le pilote PLC ou encore par l’ordinateur, il faut s’assurer que l’onduleur dispose de l’interface numérique appropriée.
Certains onduleurs avancés technologiquement ont également des sorties d’état qui informent que la vitesse rotative de consigne a été atteinte, et qui informent sur la panne du moteur ou de courant, etc. Il y en a beaucoup qui sont également équipés d’un écran pour entrer les paramètres et pour afficher les paramètres de fonctionnement.
La méthode de montage de l’onduleur dans une armoire de commande ou à un autre endroit de l’application cible est également un critère important. La plupart des onduleurs populaires sont conçus pour être montés sur un rail DIN, mais cette règle n’est pas obligatoire.
Les progrès technologiques ont permis de réduire les prix des onduleurs tout en augmentant la puissance de sortie et la fonctionnalité. Le prix de l’onduleur dépend en grande partie du fabricant, de la puissance de charge, du nombre de phases, de la qualité des composants, du type d’interface utilisateur, de la protection intégrée, etc.
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