Fournisseur d'équipements pour convertisseurs de fréquence : Grâce au développement rapide des technologies de l'électronique de puissance et de la microélectronique, les procédés de fabrication des redresseurs de puissance ont considérablement évolué. Les convertisseurs de fréquence connaissent une évolution rapide et sont largement utilisés dans les entreprises industrielles et minières. Leur utilisation se généralise et les problèmes qu'ils engendrent suscitent un intérêt croissant.
1. Caractéristiques du convertisseur de fréquence
Avec le développement rapide des technologies de l'électronique de puissance et de la microélectronique, les procédés de fabrication des redresseurs de puissance ont progressé et le développement des convertisseurs de fréquence connaît une évolution rapide. Largement utilisés dans les entreprises industrielles et minières, les convertisseurs de fréquence présentent quatre avantages majeurs :
Le premier peut répondre aux exigences de processus en matière de régulation de vitesse, et la plage de régulation de vitesse du convertisseur de fréquence est supérieure à 10:11.
La seconde est de faciliter le contrôle de l'automatisation, car le convertisseur de fréquence lui-même est contrôlé par un microprocesseur 16 (ou 32) bits avec des interfaces RS485 ou 422, d'entrée A/D et de sortie D/A, créant des conditions suffisantes pour le contrôle automatique.
Le troisième objectif est de réaliser des économies d'énergie significatives, notamment grâce à l'utilisation de ventilateurs et de pompes de forte puissance (plus de 15 kW), permettant d'économiser plus de 20 % d'énergie.
Quatrièmement, il s'agit de réduire la charge de travail des techniciens de maintenance. Grâce à sa grande fiabilité globale, son faible taux de panne et son long cycle de maintenance, le système de régulation de vitesse permet de réduire la charge de travail du personnel de maintenance concerné.
2. Sélection du convertisseur de fréquence
Le choix des convertisseurs de fréquence doit être envisagé en fonction du type d'objet contrôlé, de la plage de vitesse, de la précision de la vitesse statique, du couple de démarrage, etc., afin de répondre aux exigences du processus et de la production tout en étant à la fois convivial et économique.
1. Le nombre de pôles du convertisseur de fréquence et du moteur contrôlé ne doit généralement pas excéder 4 pôles, sous peine de voir la régulation de vitesse inefficace. Caractéristiques de couple : couple critique, couple d'accélération. À puissance moteur égale, les spécifications du convertisseur de fréquence peuvent être revues à la baisse par rapport au mode de couple de surcharge élevé. Compatibilité électromagnétique : pour réduire les interférences provenant du réseau électrique, des inductances doivent être ajoutées au circuit intermédiaire ou au circuit d'entrée du convertisseur de fréquence, ou des transformateurs d'isolement doivent être installés. Généralement, lorsque la distance entre le moteur et le convertisseur de fréquence dépasse 50 mètres, des inductances, des filtres ou des câbles de protection blindés doivent être installés en série.
2. Choix de la structure du boîtier de l'onduleur : La structure du boîtier de l'onduleur doit être adaptée aux conditions d'utilisation. Il convient de tenir compte de facteurs tels que la température, l'humidité, la poussière, l'acidité et les gaz corrosifs. Plusieurs structures sont courantes :
Modèle ouvert : sans châssis, il s’installe sur le rack d’écran à l’intérieur du coffret électrique ou du local électrique. Il est particulièrement adapté aux applications nécessitant l’utilisation simultanée de plusieurs convertisseurs de fréquence, notamment dans des conditions environnementales exigeantes.
Type fermé : convient à un usage général, peut contenir une petite quantité de poussière ou d'humidité.
Type étanche : convient aux environnements présentant des conditions industrielles difficiles.
Type étanche : convient aux environnements difficiles, à l'eau, à la poussière et à certains gaz corrosifs.
3. Le choix de la puissance du convertisseur de fréquence doit tenir compte du rapport entre la charge et le rendement du convertisseur. Le rendement du système est égal au produit du rendement du convertisseur et du rendement du moteur. Du point de vue du rendement, lors du choix de la puissance du convertisseur, il convient de noter les points suivants : il est préférable que la puissance du convertisseur soit équivalente à celle du moteur, afin de garantir un fonctionnement à haut rendement. Si la puissance du convertisseur diffère de celle du moteur, la puissance du convertisseur doit être aussi proche que possible de celle du moteur, et légèrement supérieure. En cas de démarrages fréquents du moteur électrique, de freinage ou de fonctionnement sous forte charge avec des démarrages fréquents, un convertisseur de fréquence d'un niveau supérieur peut être choisi pour assurer un fonctionnement sûr à long terme. Après des essais, il s'est avéré que la puissance réelle du moteur est excédentaire. Par conséquent, l'utilisation d'un convertisseur de fréquence d'une puissance inférieure à celle du moteur peut être envisagée, sous réserve de vérifier que le courant de crête instantané ne déclenche pas la protection contre les surintensités. Lorsque la puissance du convertisseur de fréquence est différente de celle du moteur, les paramètres du convertisseur de fréquence doivent être ajustés en conséquence afin d'obtenir un meilleur rendement énergétique.
3. Mesures anti-interférences dans les applications de convertisseurs de fréquence
Les interférences des convertisseurs de fréquence dans les applications se manifestent principalement par des problèmes tels que les harmoniques d'ordre élevé, le bruit et les vibrations, l'adaptation de charge et la génération de chaleur. Ces interférences sont inévitables car l'étage d'entrée du convertisseur de fréquence est un circuit redresseur et l'étage de sortie un circuit onduleur, tous deux composés de composants non linéaires agissant comme des interrupteurs. Lors de l'ouverture et de la fermeture du circuit, des harmoniques d'ordre élevé sont générées, provoquant une distorsion des formes d'onde de l'alimentation d'entrée et des tensions et courants de sortie. L'analyse et les mesures correspondantes proposées pour les problèmes d'harmoniques sont présentées ci-après. Les harmoniques d'ordre élevé sont nuisibles et leurs interférences peuvent affecter les équipements et les composants de détection, pouvant entraîner des dysfonctionnements dans les cas les plus graves. Selon la littérature, la sensibilité de divers objets aux harmoniques d'ordre élevé est la suivante : moteurs électriques : impact nul (inférieur à 10-20 %) ; instruments : distorsion de tension inférieure à 10 %, distorsion de courant inférieure à 10 %, erreur inférieure à 1 %. Un taux de variation de plus de 10 % pour les commutateurs électroniques peut entraîner des dysfonctionnements, tandis qu'un taux de variation de plus de 5 % pour les ordinateurs peut provoquer des erreurs. Dans le domaine industriel, des mesures doivent être prises pour réduire les interférences et les maintenir dans les limites admissibles.
1. L'interruption du trajet de propagation des interférences est souvent réalisée grâce à l'utilisation de fils de terre. La séparation de la mise à la terre des lignes d'alimentation et des lignes de commande constitue la méthode fondamentale pour interrompre ce trajet. Lorsqu'une ligne de signal est proche d'un fil générant des interférences, ces dernières perturbent le signal sur cette ligne. La séparation des câbles permet d'éliminer efficacement ces interférences. Lors de la pose de câbles, les câbles haute tension, d'alimentation et de commande sont généralement séparés des câbles d'instrumentation et des câbles informatiques et acheminés par des chemins de câbles distincts. La ligne de commande du convertisseur de fréquence est acheminée verticalement avec la ligne du circuit principal.
2. L'installation de réactances de ligne en amont du convertisseur de fréquence permet de supprimer les harmoniques d'ordre élevé, de limiter les surtensions côté alimentation et de réduire la distorsion du courant générée par le convertisseur, évitant ainsi des perturbations importantes sur l'alimentation principale. L'installation d'un filtre passif LC en amont du convertisseur de fréquence permet d'éliminer les harmoniques d'ordre élevé, généralement les harmoniques 5 et 7. Cette méthode dépend entièrement de l'alimentation et de la charge, et présente une faible flexibilité. Lorsque l'environnement de l'appareil est soumis à des interférences électromagnétiques, un filtre anti-parasites radiofréquences doit être installé afin de réduire les émissions de conduction de l'alimentation principale, et des mesures doivent être prises pour blinder l'alimentation du moteur. Lorsque la longueur du câble entre le moteur et le convertisseur de fréquence est supérieure à 50 mètres ou 80 mètres (non blindé), une réactance est installée entre le convertisseur de fréquence et le moteur afin de prévenir les surtensions instantanées au démarrage du moteur, de réduire les courants de fuite et les parasites du moteur vers la terre, et de protéger le moteur. En utilisant un fonctionnement multiphasé des transformateurs, le convertisseur de fréquence universel emploie un redresseur à six impulsions, ce qui génère d'importantes harmoniques. Dans ce cas, le déphasage entre les transformateurs est de 30°. Par exemple, une combinaison de transformateurs Y-△ et △-△ permet d'obtenir un effet à 12 impulsions, réduisant ainsi les courants harmoniques de bas rang et supprimant efficacement les harmoniques.