Comment choisir un variateur de fréquence?

Comment choisir le bon variateur de fréquence ?

Le variateur de fréquence, est parfois appelé à tort convertisseur de fréquence. C’est un dispositif électronique qui permet de contrôler la vitesse d’un moteur électrique asynchrone. Il offre une grande flexibilité dans la gestion de la vitesse et du couple, ce qui en fait un outil indispensable dans de nombreuses applications industrielles. Mais comment choisir un variateur de fréquence adapté à vos besoins ? Si sélectionner un variateur de fréquence vous semble complexe cette article vous aidera. Il existe une multitude de produits sur le marché. Par conséquent, il est difficile de s’y retrouver. Pour des raisons de simplicité nous nous concentrons sur la gamme que nous connaissons le mieux : les variateurs de fréquence IMO.

Comprendre les bases

Avant de se lancer dans le choix d’un variateur de vitesse, il est important de comprendre quelques notions de base :

Tension d’alimentation : Le variateur doit être compatible avec la tension d’alimentation de votre réseau électrique.

Puissance nominale : Elle doit être supérieure ou égale à celle du moteur que vous souhaitez contrôler.

Intensité nominale : Certains constructeurs comme IMO préfèrent parler en intensité nominale. Bien entendu dans ce cas aussi le variateur doit avoir une intensité nominale supérieure à celle du moteur.

Fréquence de sortie : Détermine la vitesse maximale du moteur.

Type de moteur : asynchrone monophasé ou triphasé (cet article ne couvre que les variateurs de fréquence).

Variateur de fréquence – variateur de vitesse quelle différence ?

De façon générale, la technologie pour modifier la vitesse dépend de celle du moteur électrique. Vous pouvez consulter comment choisir un moteur électrique pour comprendre ce point. Pour mémoire, la vitesse de rotation d’un moteur à cage d’écureuil est directement liée à la fréquence d’alimentation du moteur. Ce point est exposé dans notre article les moteurs électriques asynchrones – Comment choisir ?  En résumé, les variateurs de fréquence sont une sous catégorie des variateurs de vitesse. Ils sont exclusivement utilisés contrôler des moteurs électriques asynchrones à cage d’écureuil.

Progrès techniques – vers plus de simplicité ?

L’amélioration permanente des variateurs de fréquence a eu deux effets contradictoires pour l’utilisateur. D’un coté, le nombre de fonctions a augmenté considérablement de l’autre les interfaces sont souvent plus simples. On trouve maintenant sur tous les variateurs des modes de programmation avancés qui peuvent dérouter le néophyte. Cependant dans de nombreuses applications seulement quelques paramètres sont utilisés. De plus, de nombreux variateurs de fréquence disposent de fonctions type autotuning qui permettent d’optimiser la programmation pour le moteur branché. Il n’est donc plus nécessaire d’être un automaticien chevronné pour programmer. Cependant, il faut être rigoureux, méthodique et respecter les instructions.  En conclusion, les constructeurs,  ont tout fait pour simplifier l’utilisation des produits.

Au-delà du réglage de la vitesse, un variateur de fréquence digne de ce nom est conçu pour permettre de contrôler l’accélération, la décélération, le sens de rotation et le couple . De plus, il est possible d’optimiser tous les paramètres du moteur et de le protéger. Enfin, selon le modèle il pourra aussi permettre des pilotages complexes à partir de signaux extérieurs. Certains modèle peuvent communiquer avec des automates, le protocole le plus courant étant le Modbus RTU.

Sélection d’un variateur de fréquence ?

Etape 1 : l’application

Les modèles tels que ceux commercialisés sur notre boutique conviennent à la plupart des applications standards. Cependant certaines maques proposent des variateurs spécifiques pour applications comme le pompage.

Pompes et ventilateurs: Souvent utilisés pour réguler le débit ou la pression.

Convoyeurs: Permettent d’ajuster la vitesse en fonction de la charge.

Machines-outils: Assurent une précision élevée et une grande flexibilité.

Autres applications: Élevateurs, compresseurs, etc.

Etape 1: Quel alimentation?

Il faut définir l’alimentation disponible sur l’installation. Les plus courantes sont le 220V monophasé (réseau domestiques) et le 380V triphasé (réseau industrielle). Il existe aussi d’autres tensions pour l’export mais aussi sur certains sites industriels français comme par exemple le 220V triphasés.

Alimentation monophasée 220-230V

De façon général, nous préconisons quand c’est possible d’utiliser un “variateur de fréquence mono-tri”. Ils sont destinés à piloter des moteurs triphasés 220V. La plupart des marques s’arrêtent à 2.2kw. Attention, ils ne sont pas prévus pour piloter un moteur monophasé. Sur notre boutique nous avons aussi des variateurs de fréquence pour moteurs asynchrones monophasés. Avec le recul, il est préférable de nous consulter avant de choisir cette option.

En résumé, un variateur de fréquence mono-tri est la meilleur solution. Il permet de contrôler un moteur à cage triphasé plaqué 230-400V couplé en triangle. Dans ce cas, le variateur est alimenté à partir du réseau domestique monophasé 220V 50Hz. Bien entendu, il ne peut et ne doit pas être utilisé pour alimenter autre chose que des machines utilisant des moteurs asynchrones au sens large (compresseur, pompes, suppresseur…). Pour cette raison, nous n’apprécions pas le termes convertisseur qui induit en erreur l’utilisateur.

Alimentation 380V / 400V triphasée:

Un variateur de fréquence tri-tri peut contrôler un moteur à cage triphasé plaqué 230-400V / 220-380V (couplé en étoile) ou 400-690V / 380-660V (couplé en triangle). Dans ce cas le variateur est alimenté à partir d’un réseau 380V / 400V triphasé. Attention, il ne doit pas être utilisé pour alimenter un autre appareil.

Etape 2: Quelle Puissance?

Il faut connaître la puissance du moteur à 50Hz afin de déterminer celle du variateur de fréquence. En pratique, il faut choisir un puissance de variateur de fréquence supérieure ou égale à celle du moteur. Par exemple, dans la gamme IMO, pour un moteur 0.25kW on choisira un variateur de fréquence de 0.37kw (la vitesse du moteur n’a pas d’importance). Depuis quelques temps certains constructeurs indique deux puissances sur la documentation du variateur. En général, la puissance la plus haute correspond à une charge normal (surcharge acceptable limitée) et la seconde à une charge forte. En cas de doute sur votre application, nous vous conseillons de prendre un variateur de fréquence dont la puissance la plus faible (charge forte) est supérieure à la puissance de votre moteur à 50Hz.

Etape 3: Faut il communiquer ?

Il est important de déterminer si votre variateur est destiné à fonctionner seul ou en collaboration?  La généralisation des usines 4.0 peut justifier d’acheter une version communicantes même si le besoin n’est pas ressenti au moment du projet. Cela permettra d’éviter des coûts ultérieurement. Un variateur offrant des fonctions de MODBUS permet de piloter l’ensemble des paramètres du moteur via un automate lui même connecté à des systèmes de supervision. De plus, ces version plus sophistiquées offre parfois des entrées sorties supplémentaires et des facilités de programmation (copie de paramètres).

Etape 4: Faut il pouvoir dissiper de l’inertie lors du freinage?

Si le variateur est destiné à contrôler précisément un moteur entrainant une charge avec une forte inertie il faut prévoir un modèle avec un module de freinage intégré. Il faudra ensuite vous procurer une résistance de freinage externe qui permettra de dissiper l’énergie restituée par la charge en phase de décélération.

Etape 5: Définir les accessoires

Sachant qu’il est souvent préférable de mettre le variateur dans un coffret à l’abris. Il peut s’avérer utile de prendre des accessoires telle qu’une télécommande ou un clavier déporté. De plus, si vous avez a dupliquer des paramétrages entre variateur l’utilisation d’une unité de copie est très pratique. Enfin, l’ajout d’un filtre EMC ou d’une résistance de freinage peut être nécessaire.

Etape 6: Quelles entrées sortie?

Si vous avez décidez que le variateur fonctionnera seul, il faut s’assurer que ses entrées-sorties répondent aux besoins de votre installation. Pour une télécommande, un potentiomètre ou un clavier déporté, tous les produits IMO SD1 répondent au besoin.

Les étapes pour choisir un variateur

• Définir l’application: Quelle est la fonction du variateur dans votre installation ? Faut il un produit spécial.
• Caractériser le moteur: Quelle est sa puissance, son type, son couple de démarrage ?
• Établir un cahier des charges: Quelles sont les fonctionnalités indispensables ?
• Comparer les offres et les produits. Bien s’assurer que les gammes sont suivies dans le temps. Quelle est la facilité de programmation du produit.

Comment choisir un variateur de fréquence ? Conclusion

Le choix d’un variateur de fréquence est une étape importante dans la conception d’une installation automatisée. En prenant en compte les critères évoqués précédemment et en vous faisant accompagner par un professionnel si nécessaire, vous serez en mesure de sélectionner le modèle le mieux adapté à vos besoins.