C
Chani
Compagnon
Hello,
Voici la suite des questions que je devais aborder :
Variateur est différentiel ?
Comme tous les produits ayant de l'électronique de puissance (Alim à découpage, plaque à induction etc..), les variateurs ont des courants de fuites. Ces courants de fuites sont créé par l'électronique elle même, et sont de composante continu (courant continu). Dans certains cas, le fait de brancher un variateur de fréquence, déclenchera le dispositif différentiel, c'est du au courant de fuite, qui dépasse le seuil de sensibilité du différentiel (souvent 30mA).
Généralement, pour des petites puissances (<5kW), les courants de fuites sont de l'ordre de 12 à 20 mA. Cependant, un variateur plus une alimentation à découpage, et une alim de PC... est ça déclenche. Dans ce cas, il y a plusieurs solutions :
- diminuer la sensibilité du différentiel (300mA par exemple). Cette solution est la moins bonne, car un risque d'électrocution va apparaitre.
- Utiliser un dispositif immunisé contre ce genre de composante (par exemple Haut Pouvoir Immunitaire chez Legrand ou Super Immunisé chez Schneider ex Merlin Gérin)
- Scinder les circuits d'alimentation sur plusieurs différentiel. Ce n'est pas tout le temps possible.
Variateur et Ventilation
Bien que les convertisseurs de fréquence (autre nom pour les variateurs de fréquences) aient de bons rendements (90 à 95%), ceux ci, du fait de l'électronique de puissance, dégagent de la chaleur. Cette chaleur doit être évacuée d'une manière ou d'une autre... et là encore plusieurs solution :
- J'ai de la place dans mon armoire : si l'armoire est trés grande par rapport à la taille du variateur (la plus petite dimension de l'armoire (largeur ou hauteur) > à 5* la plus grande dimension du var), la convection naturelle fera son office, surtout si l'armoire n'est pas exposée au soleil (Ordre de grandeur
)
- J'ai pas de place, mais j'ai un ventilateur : Si l'armoire est plus petite, ou que celle ci contient beaucoup d'élément "chauffant", comme des transformateurs, des alimentations etc.., un ventilateur peut être nécessaire. alors un ventilateur oui, mais pas n'importe comment. La chaleur monte, donc si le ventilo est en haut, il doit extraire l'air, s'il est en bas, il doit souffler à l'intérieur de l'armoire. De plus, il faut une entrée ou une sortie d'air "sans ventilateur" en association avec l'ouïe équipée. Si possible, ces ouïes doivent être disposées en diagonales l'une par rapport à l'autre dans l'armoire (Une en haut à gauche, l'autre en bas à droite... par exemple) de manière à avoir un échange thermique optimum. Enfin, il faut prévoir des filtres sur les ouïes, afin d'éviter l'accumulation de poussières dans l'armoire et tous ses composants.
- J'ai pas de place, et pas de ventilateur : Je ne peux rien pour toi... mais si :D. Il reste la possibilité de "sortir" le radiateur du variateur, à l'extérieur du coffret. ça demande cependant un soin particulier, car il faut réaliser une découpe dans le fond de l'armoire, amménager des fixations adaptées pour le variateur et pour l'armoire, et prévoir l'étancheïté du coffret. De plus, ça pose un probléme lors d'un remplacement de variateur... mais c'est une autre histoire.
Oua, j'ai un variateur qui monte jusqu'a 1000Hz !!
Les moteurs sont prévus pour fonctionner la plupart du temps jusqu'à 60Hz. Donc de base, vous pouvez avoir 100% du couple nominal jusqu'à 60Hz.
[Attention, délicat]
Pour les chanceux ayant du triphasé à la maison, il existe une astuce permettant d'avoir le couple nominal jusqu'a 87Hz. Cette astuce nécessite cependant quelques précautions :
- Le variateur de fréquences doit être surdimensionné (3kW pour un moteur de 2,2kW)
- Le moteur doit être récent (uniquement parceque les courants et tensions utilisées seront extrémes)
- L'utilisateur averti que ce style de fonctionnement est éloigné du fonctionnement nominal.
L'idée est de coupler le moteur en triangle (oui malgrés l'alimentation en 400V), limiter le courant au courant nominal en 230V, indiquer au variateur que la tension d'alim du moteur doit être de 400V... et de préférence se mettre en U/f
[/Attention, délicat]
A savoir que le couple normalement disponible à 100Hz est à peu prés égale à la moitié du couple nominal (P=C.omega... vu que la puissance est constante, et que omega augmente... C diminue proportionnellement).
De plus, dans le cas ou certain voudrais faire tourner leur moteur à plus de 180Hz, il s'agit de faire attention à :
- La rampe d'accélération doit être importante (>10s), sinon le moteur décroche, et ne parvient pas à monter en fréquence.
- Les roulements à billes des moteurs ne sont pas prévu pour tourner à plus de 6000 rpm... donc ils vont s'user prématurément.
J'ai une sortie analogique, à quoi me sert-elle ?
Et bien elle permet la plupart du temps d'avoir une image de la vitesse de rotation du moteur, ou tout du moins de la fréquence en sortie variateur. Ces sorties sont surtout utilisées pour renvoyer à un automate, soit la consigne lue (pour vérifier qu'elle n'est pas corompue), soit la fréquence moteur. Dans le cas d'un variateur associé à une codeur (incrémental ou absolu, ou tachy), elle peut aussi donner une image de la vitesse réelle du moteur. Dans notre cas, l'utilitée est trés limitée.
Qu'est-ce que l'auto-tune ?
Certain variateur posséde une fonction d'auto-apprentissage (auto-tune). En fait, il mesure la résistance statorique, de manière à s'adapter aux petites variations (dues notamment à la température). Ces fonctions peuvent souvent être déclenchées :
- sur demande opérateur, par le biais de la console de programmation
- à chaque mise sous tension du variateur
- à chaque demande de mouvement du variateur.
Cette fonction prenant quelques secondes, le temps de réaction (à la demande de mouvement, pas au changement de consigne) du variateur risque alors de s'alonger.
Il est préférable de paramétrer le variateur pour qu'il le réalise à chaque mise sous tension. De cette manière c'est transparent, et on garde une certaine efficacité.
Note : Cette fonction est souvent inhibée en levage... mais ce n'est pas le sujet ici.
Frein sur le moteur, Frein mécanique supplémentaire... comment les gérer
Quand le moteur posséde un frein, c'est trés souvent un frein de parking. Il n'est pas fait pour freiner le moteur en fonctionnement, mais uniquement pour assurer son immobilité. De plus, ils sont généralement à manque de tension, c'est à dire qu'il s'enclenche, dès qu'ils ne sont plus commandé. Leurs tensions s'échelonnent de 12 à 400V, AC ou DC.
La plupart des variateurs de fréquence savent gérer des freins de parking à manque de tension. Il faut pour cela :
- Utiliser une sortie relais du variateur pour commander le frein
- Paramétrer l'utilisation du relais comme pilotage de frein
- régler plusieurs paramétres, tels que le temps de prémagnétisation du frein, le temps d'enclenchement du frein, le temps de déclenchement etc...
Les variateurs ne sont généralement pas prévu pour gérer des frein commandé en tension (et pas à manque de tension). De plus, il ne savent pas non plus gérer des freins de charges.
Dans le cas de freins de charges (sur un tour par exemple), il faut donc le piloter en dehors du variateur.
Un variateur 1, 2, 4 quadrants... qu'est-ce dont ?
Voir l'image ICI
1 quadrant : Le moteur ne peut être piloté que dans un sens de rotation
2 quadrants : (1+2) ou (1+3)
* 1+2 ; Le freinage peut être effectué par inversion du sens de rotation.
* 1+3 ; Le freinage n’est géré qu’en sens avant.
4 quadrants : Le variateur sait gérer des accélérations et décélérations, ainsi que des freinages dans toutes les situations disponibles
Actuellement les variateurs sont principalement 4 quadrants.
U/f, Vectoriel de flux ???
- U/f :
En fait, le calculateur du variateur de fréquence va s'aranger pour garder le rapport Tension sur Fréquence constant lors de la variation de fréquence. Ce rapport est préservé grâce à une modulation de largeur d'impulsion (MLI ou PWM). De cette manière, le couple nominale sera disponible dés 5Hz, mais en dessous, le couple s'écroulera, dues aux fuites magnétiques et autres pertes.
- Vectoriel de flux :
En fait un modéle mathématique permet de remplacer les 3 enroulements du moteur par 2 enroulements perpendiculaires (Id et Iq en quadrature, donc déphasé de 90°). On retrouve ce modéle dans les moteurs asynchrones monophasé à condensateur permanent, où le déphasage est de 90°.
Ce modéle mathématique permet de "transformer" le moteur asynchrone en moteur à courant continu... tout du moins on saura sur quels paramétres influer pour qu'il réagisse comme un moteur à CC. En l'occurence Id ~ courant inducteur ( flux ~ vitesse), et Iq ~ courant d'induit (Couple)
* "Sans capteur" : La vitesse de rotation du moteur est calculée par la régulation. Le couple nominal est disponible à partir de 0,5Hz
* "Avec capteur" : La vitesse de rotation est mesurée par le capteur, et rentre dans la boucle de régulation, ce qui permet d'optimiser le modéle mathématique, et ainsi d'avoir le couple moteur à l'arrêt.
Voila pour la deuxième partie. Si vous désirez que j'approfondisse des points en particulier, n'hésiter pas à demander.
Bonne soirée
Voici la suite des questions que je devais aborder :
Variateur est différentiel ?
Comme tous les produits ayant de l'électronique de puissance (Alim à découpage, plaque à induction etc..), les variateurs ont des courants de fuites. Ces courants de fuites sont créé par l'électronique elle même, et sont de composante continu (courant continu). Dans certains cas, le fait de brancher un variateur de fréquence, déclenchera le dispositif différentiel, c'est du au courant de fuite, qui dépasse le seuil de sensibilité du différentiel (souvent 30mA).
Généralement, pour des petites puissances (<5kW), les courants de fuites sont de l'ordre de 12 à 20 mA. Cependant, un variateur plus une alimentation à découpage, et une alim de PC... est ça déclenche. Dans ce cas, il y a plusieurs solutions :
- diminuer la sensibilité du différentiel (300mA par exemple). Cette solution est la moins bonne, car un risque d'électrocution va apparaitre.
- Utiliser un dispositif immunisé contre ce genre de composante (par exemple Haut Pouvoir Immunitaire chez Legrand ou Super Immunisé chez Schneider ex Merlin Gérin)
- Scinder les circuits d'alimentation sur plusieurs différentiel. Ce n'est pas tout le temps possible.
Variateur et Ventilation
Bien que les convertisseurs de fréquence (autre nom pour les variateurs de fréquences) aient de bons rendements (90 à 95%), ceux ci, du fait de l'électronique de puissance, dégagent de la chaleur. Cette chaleur doit être évacuée d'une manière ou d'une autre... et là encore plusieurs solution :
- J'ai de la place dans mon armoire : si l'armoire est trés grande par rapport à la taille du variateur (la plus petite dimension de l'armoire (largeur ou hauteur) > à 5* la plus grande dimension du var), la convection naturelle fera son office, surtout si l'armoire n'est pas exposée au soleil (Ordre de grandeur
)- J'ai pas de place, mais j'ai un ventilateur : Si l'armoire est plus petite, ou que celle ci contient beaucoup d'élément "chauffant", comme des transformateurs, des alimentations etc.., un ventilateur peut être nécessaire. alors un ventilateur oui, mais pas n'importe comment. La chaleur monte, donc si le ventilo est en haut, il doit extraire l'air, s'il est en bas, il doit souffler à l'intérieur de l'armoire. De plus, il faut une entrée ou une sortie d'air "sans ventilateur" en association avec l'ouïe équipée. Si possible, ces ouïes doivent être disposées en diagonales l'une par rapport à l'autre dans l'armoire (Une en haut à gauche, l'autre en bas à droite... par exemple) de manière à avoir un échange thermique optimum. Enfin, il faut prévoir des filtres sur les ouïes, afin d'éviter l'accumulation de poussières dans l'armoire et tous ses composants.
- J'ai pas de place, et pas de ventilateur : Je ne peux rien pour toi... mais si :D. Il reste la possibilité de "sortir" le radiateur du variateur, à l'extérieur du coffret. ça demande cependant un soin particulier, car il faut réaliser une découpe dans le fond de l'armoire, amménager des fixations adaptées pour le variateur et pour l'armoire, et prévoir l'étancheïté du coffret. De plus, ça pose un probléme lors d'un remplacement de variateur... mais c'est une autre histoire.
Oua, j'ai un variateur qui monte jusqu'a 1000Hz !!
Les moteurs sont prévus pour fonctionner la plupart du temps jusqu'à 60Hz. Donc de base, vous pouvez avoir 100% du couple nominal jusqu'à 60Hz.
[Attention, délicat]
Pour les chanceux ayant du triphasé à la maison, il existe une astuce permettant d'avoir le couple nominal jusqu'a 87Hz. Cette astuce nécessite cependant quelques précautions :
- Le variateur de fréquences doit être surdimensionné (3kW pour un moteur de 2,2kW)
- Le moteur doit être récent (uniquement parceque les courants et tensions utilisées seront extrémes)
- L'utilisateur averti que ce style de fonctionnement est éloigné du fonctionnement nominal.
L'idée est de coupler le moteur en triangle (oui malgrés l'alimentation en 400V), limiter le courant au courant nominal en 230V, indiquer au variateur que la tension d'alim du moteur doit être de 400V... et de préférence se mettre en U/f
[/Attention, délicat]
A savoir que le couple normalement disponible à 100Hz est à peu prés égale à la moitié du couple nominal (P=C.omega... vu que la puissance est constante, et que omega augmente... C diminue proportionnellement).
De plus, dans le cas ou certain voudrais faire tourner leur moteur à plus de 180Hz, il s'agit de faire attention à :
- La rampe d'accélération doit être importante (>10s), sinon le moteur décroche, et ne parvient pas à monter en fréquence.
- Les roulements à billes des moteurs ne sont pas prévu pour tourner à plus de 6000 rpm... donc ils vont s'user prématurément.
J'ai une sortie analogique, à quoi me sert-elle ?
Et bien elle permet la plupart du temps d'avoir une image de la vitesse de rotation du moteur, ou tout du moins de la fréquence en sortie variateur. Ces sorties sont surtout utilisées pour renvoyer à un automate, soit la consigne lue (pour vérifier qu'elle n'est pas corompue), soit la fréquence moteur. Dans le cas d'un variateur associé à une codeur (incrémental ou absolu, ou tachy), elle peut aussi donner une image de la vitesse réelle du moteur. Dans notre cas, l'utilitée est trés limitée.
Qu'est-ce que l'auto-tune ?
Certain variateur posséde une fonction d'auto-apprentissage (auto-tune). En fait, il mesure la résistance statorique, de manière à s'adapter aux petites variations (dues notamment à la température). Ces fonctions peuvent souvent être déclenchées :
- sur demande opérateur, par le biais de la console de programmation
- à chaque mise sous tension du variateur
- à chaque demande de mouvement du variateur.
Cette fonction prenant quelques secondes, le temps de réaction (à la demande de mouvement, pas au changement de consigne) du variateur risque alors de s'alonger.
Il est préférable de paramétrer le variateur pour qu'il le réalise à chaque mise sous tension. De cette manière c'est transparent, et on garde une certaine efficacité.
Note : Cette fonction est souvent inhibée en levage... mais ce n'est pas le sujet ici.
Frein sur le moteur, Frein mécanique supplémentaire... comment les gérer
Quand le moteur posséde un frein, c'est trés souvent un frein de parking. Il n'est pas fait pour freiner le moteur en fonctionnement, mais uniquement pour assurer son immobilité. De plus, ils sont généralement à manque de tension, c'est à dire qu'il s'enclenche, dès qu'ils ne sont plus commandé. Leurs tensions s'échelonnent de 12 à 400V, AC ou DC.
La plupart des variateurs de fréquence savent gérer des freins de parking à manque de tension. Il faut pour cela :
- Utiliser une sortie relais du variateur pour commander le frein
- Paramétrer l'utilisation du relais comme pilotage de frein
- régler plusieurs paramétres, tels que le temps de prémagnétisation du frein, le temps d'enclenchement du frein, le temps de déclenchement etc...
Les variateurs ne sont généralement pas prévu pour gérer des frein commandé en tension (et pas à manque de tension). De plus, il ne savent pas non plus gérer des freins de charges.
Dans le cas de freins de charges (sur un tour par exemple), il faut donc le piloter en dehors du variateur.
Un variateur 1, 2, 4 quadrants... qu'est-ce dont ?
Voir l'image ICI
1 quadrant : Le moteur ne peut être piloté que dans un sens de rotation
2 quadrants : (1+2) ou (1+3)
* 1+2 ; Le freinage peut être effectué par inversion du sens de rotation.
* 1+3 ; Le freinage n’est géré qu’en sens avant.
4 quadrants : Le variateur sait gérer des accélérations et décélérations, ainsi que des freinages dans toutes les situations disponibles
Actuellement les variateurs sont principalement 4 quadrants.
U/f, Vectoriel de flux ???
- U/f :
En fait, le calculateur du variateur de fréquence va s'aranger pour garder le rapport Tension sur Fréquence constant lors de la variation de fréquence. Ce rapport est préservé grâce à une modulation de largeur d'impulsion (MLI ou PWM). De cette manière, le couple nominale sera disponible dés 5Hz, mais en dessous, le couple s'écroulera, dues aux fuites magnétiques et autres pertes.
- Vectoriel de flux :
En fait un modéle mathématique permet de remplacer les 3 enroulements du moteur par 2 enroulements perpendiculaires (Id et Iq en quadrature, donc déphasé de 90°). On retrouve ce modéle dans les moteurs asynchrones monophasé à condensateur permanent, où le déphasage est de 90°.
Ce modéle mathématique permet de "transformer" le moteur asynchrone en moteur à courant continu... tout du moins on saura sur quels paramétres influer pour qu'il réagisse comme un moteur à CC. En l'occurence Id ~ courant inducteur ( flux ~ vitesse), et Iq ~ courant d'induit (Couple)
* "Sans capteur" : La vitesse de rotation du moteur est calculée par la régulation. Le couple nominal est disponible à partir de 0,5Hz
* "Avec capteur" : La vitesse de rotation est mesurée par le capteur, et rentre dans la boucle de régulation, ce qui permet d'optimiser le modéle mathématique, et ainsi d'avoir le couple moteur à l'arrêt.
Voila pour la deuxième partie. Si vous désirez que j'approfondisse des points en particulier, n'hésiter pas à demander.
Bonne soirée
