Variateurs de vitesse des moteurs asynchrones

Principe de la variation de vitesse:

La vitesse de synchronisme d’un moteur asynchrone triphasé est fonction de la fréquence (alimentation) et du nombre de paires de pôles : NS = f /p 

Pour un moteur tétrapolaire à 50 Hz : NS = 50 / 2 = 25 tr/s soit 1500 tr/mn Le moteur aura une vitesse de rotation inférieure à NS .

Pour exprimer l’écart entre vitesse de synchronisme et vitesse rotor, on définit le glissement : 

g = (NS – N) / NS           ,      g est voisin de 5%  

 Pour varier la vitesse du moteur asynchrone, on pourra faire varier la fréquence des courants d’alimentation.

Les caractéristiques mécaniques Couple-vitesse du moteur asynchrone à rapport U/f constant et pour différentes fréquences sont données ci-après :

Principe de la variation de fréquence :

Pour faire varier la fréquence et la valeur efficace entre phases de la tension, on utilise la procédure suivante:

L’onduleur découpe la tension continue intermédiaire suivant le principe MLI (Modulation de Largeur d’Impulsions) de façon à ce que le courant moteur soit quasi sinusoïdal.

Cette technique assure une rotation des moteurs régulières et sans à-coups, même à basse vitesse. Avec les variateurs de dernière génération, on peut fonctionner dans des gammes de fréquence (si le moteur et la charge le permettent…) de 0,1Hz à 500Hz.

Fonctionnalités des variateurs:

Pour sélectionner le variateur à utiliser en fonction de l’application, il faudra prendre en compte un certain nombre de paramètres :

* Nombre de quadrants de fonctionnement,

* Gamme de fréquence (directement liée à la gamme de vitesse),

* Possibilité de fonctionner en boucle fermée par utilisation d’une dynamo tachymètrique.

Exemple d’application mono quadrant : Un convoyeur avec un seul sens de translation.

Exemple d’application 4 quadrants : Une application de positionnement dans les 2 sens de rotation nécessitant un contrôle dynamique des décélérations et des accélérations.

Ensemble moteur-variateur :

On commence par dimensionner le moteur en tenant compte d’un éventuel déclassement.

Remarque : En survitesse la tension ne peut plus évoluer avec la fréquence, le couple chute rapidement. De plus il faut vérifier que le moteur peut fonctionner en survitesse.

Choix d’un variateur On choisit la gamme de variateurs suivant les fonctionnalités recherchées, par exemple l’ALTIVAR ATV61 permettra de fonctionner dans les 4 quadrants, avec des fonctions de dialogue évoluées et une protection thermique intégrée.

Le choix du variateur :

se fait principalement en fonction de la tension réseau et de la puissance (utile) du moteur.

Mise en oeuvre d’un variateur: