Dans les installations de réfrigération et de climatisation près des trois quarts de la consommation électrique est générée par les moteurs.
En ventilation à charge partielle par exemple en zone morte quand le volume d'air peut être réduit il est plus rentable de réduire la vitesse des moteurs pour l'adapter aux besoins.
Depuis quelques années compte tenu des progrès réalisés au niveau de la fiabilité et du coût de l'électronique de puissance, la régulation de vitesse par réduction de fréquence s'impose comme un bon moyen de faire des économies d'énergie tout en restant une solution technique viable.
Les moteurs asynchrones utilisés dans nos métiers sont particulièrement adaptés à ce type de variations de vitesse.
Fonctionnement du variateur de fréquence.
La vitesse du champ magnétique et donc la vitesse de rotation d'un moteur asynchrone dépend directement de la fréquence de la tension d'alimentation c'est sur ce paramètre que le variateur va agir. Le principe général étant de fournir un courant à amplitude et à fréquence variable tout en maintenant une tension constante.
Un variateur de fréquence est constitué de quatre parties, le redresseur, le circuit intermédiaire ou filtre de lissage, l'onduleur et le circuit de commande.
Le redresseur :
Le rôle du redresseur est de transformer la tension alternative en tension continue ou plus exactement en tension pseudo continue. En effet la tension continue obtenue n'est pas parfaite car elle comporte des ondulations positives résiduelles. Le redresseur est formé de diodes semi-conductrices. Ce composant électronique fonctionne comme à un clapet anti-retour n'autorisant le passage du courant que dans un sens. C'est cette fonction qui permet la modification de la nature du courant.
Circuit intermédiaire ou filtre de lissage:
Le circuit intermédiaire (formé de bobines et de condensateurs), remplit généralement plusieurs fonctions, il sert de stockage d'énergie (grâce à des condensateurs ), et il réduit et filtre les parasites.
L'onduleur :
Les semis-conducteurs composant l'onduleur permettent de recréer un courant alternatif (triphasé) à fréquence ou ondulation variable. C'est l'amplitude des variations des sinusoides qui détermine la fréquence du courant appliquée au moteur. Un calculateur commande la largeur des impulsions du courant en actionnant des transistors IGBT, qui ce comportent comme des interrupteurs qui ce commutent plus ou moins rapidement en fonction de la fréquence en Hertz donc de la vitesse demandée. .
Circuit de commande:
C'est le cerveau du variateur de fréquence, un calculateur récolte les données et délivre les messages d'erreurs, il pilote le redresseur et l'onduleur, il protège le moteur et l'ensemble du variateur. Suivant sa technologie le variateur dispose de multiple fonctions de commande et de surveillance.
Problèmes liés au variateur de fréquence:
Les variateurs de fréquence génèrent des courants parasites, les harmoniques. Les effets de ces courants sont préjudiciables, échauffement, vibrations, fatigue mécanique.
Les composants électronique de puissance des variateurs (hautes fréquences) peuvent créer des interférences sur l'électronique raccordée sur le même réseau électrique, des filtres RFI sont prévus pour réduire ces effets, suivant les constructeurs ces filtres peuvent être de plus ou moins bonne qualité.
Changement variateur de fréquence !
