Le fournisseur du dispositif de retour d'énergie vous rappelle que le convertisseur de fréquence présente encore des performances insatisfaisantes en fonctionnement, ce qui entraîne une durée de vie réduite et une augmentation des coûts de maintenance de ses composants.
L'analyse de l'environnement d'application, de la qualité du réseau électrique, des interférences électromagnétiques et d'autres aspects des convertisseurs de fréquence a permis de relever certains problèmes et de formuler des suggestions d'amélioration qui seront utiles à tous.
environnement de travail
Dans la pratique, la plupart des convertisseurs de fréquence sont installés directement sur les sites industriels afin de réduire les coûts. Or, les environnements de travail sont généralement caractérisés par une forte concentration de poussière, des températures élevées et une humidité importante. Dans certains secteurs, des problèmes liés à la poussière métallique, aux gaz corrosifs, etc., peuvent également survenir. Des mesures adaptées doivent donc être prises en fonction des conditions sur site.
1) Le convertisseur de fréquence doit être installé à l'intérieur de l'armoire de commande.
2) Il est préférable d'installer le convertisseur de fréquence au milieu de l'armoire de commande ; le convertisseur de fréquence doit être installé verticalement, et il faut éviter d'installer directement au-dessus et en dessous de composants volumineux susceptibles de bloquer l'évacuation et l'admission d'air.
3) La distance minimale entre les bords supérieur et inférieur du convertisseur de fréquence et le haut, le bas, la cloison ou les composants importants nécessaires de l'armoire de commande doit être supérieure à 300 mm.
4) Si des utilisateurs spéciaux doivent retirer le clavier pendant l'utilisation, le trou du clavier sur le panneau de l'onduleur doit être strictement scellé avec du ruban adhésif ou remplacé par un faux panneau pour empêcher une grande quantité de poussière de pénétrer à l'intérieur de l'onduleur.
5) La plupart des circuits imprimés et des composants métalliques internes des convertisseurs de fréquence ne subissent aucun traitement spécifique contre l'humidité, les moisissures et le mildiou. Exposés de façon prolongée à des environnements de travail difficiles, ces composants métalliques sont sujets à la corrosion. En fonctionnement à haute température, les barres de cuivre conductrices subissent une corrosion plus importante, endommageant ainsi les fils de cuivre de la carte de commande du microcontrôleur et de la carte d'alimentation. Par conséquent, pour les applications en environnements humides et contenant des gaz corrosifs, la conception interne du convertisseur de fréquence utilisé doit impérativement répondre à des exigences minimales.
6) Lors de l'utilisation d'un convertisseur de fréquence dans des zones poussiéreuses, notamment en présence de poussières métalliques et de substances floconneuses, il est généralement requis que l'armoire de commande soit entièrement étanche et spécialement conçue avec des entrées et sorties d'air pour la ventilation ; le dessus de l'armoire de commande doit être muni d'une grille de protection et d'un couvercle de protection pour la sortie d'air ; le dessous de l'armoire de commande doit comporter une plaque de base, des entrées d'air et des orifices d'entrée de câbles, et être équipé d'une grille anti-poussière.
interférences électromagnétiques
Dans les systèmes de contrôle industriels modernes, on utilise fréquemment la technologie de contrôle par micro-ordinateur ou automate programmable (PLC). Lors de la conception ou de la modification d'un système, il convient de prêter attention aux interférences des convertisseurs de fréquence sur la carte de contrôle du micro-ordinateur. En effet, certaines cartes de contrôle conçues pour les convertisseurs de fréquence ne sont pas conformes aux normes internationales de compatibilité électromagnétique (CEM). L'utilisation du convertisseur de fréquence peut alors engendrer des interférences conduites et rayonnées, provoquant souvent un dysfonctionnement du système de contrôle. Les méthodes suivantes sont proposées à titre indicatif.
1) L'installation d'un filtre EMI à l'entrée du convertisseur de fréquence permet de supprimer efficacement les interférences conduites de ce dernier sur le réseau électrique. L'installation de réactances d'entrée AC et DC améliore le facteur de puissance, réduit la pollution harmonique et offre un rendement global optimal. Lorsque la distance entre le moteur et le convertisseur de fréquence dépasse 100 m, bpqjs.com recommande l'ajout d'une réactance de sortie AC côté convertisseur afin de compenser les courants de fuite liés à la mise à la terre du câble de sortie et de réduire les interférences rayonnées externes.
Une méthode consiste à fileter des tubes en acier ou des câbles blindés et à relier solidement l'enveloppe du tube ou la couche de blindage du câble à la terre. Sans ajout de réactance de sortie CA, l'utilisation de tubes en acier filetés ou de câbles blindés augmente la capacité répartie entre la sortie et la terre, ce qui est susceptible de provoquer des surintensités.
2) Blindage et isolation électriques des entrées de détection des capteurs analogiques et des signaux de commande analogiques. Lors de la conception d'un système de commande composé de convertisseurs de fréquence, il est recommandé de limiter au maximum l'utilisation de la commande analogique, notamment lorsque la distance de commande dépasse 1 m et que l'installation se fait à proximité d'armoires électriques. Les convertisseurs de fréquence, disposant généralement de plusieurs vitesses et d'une entrée/sortie de fréquence commutable, répondent à ces exigences. Si la commande analogique est indispensable, il est recommandé d'utiliser des câbles blindés et de prévoir un point de mise à la terre éloigné, côté capteur ou convertisseur de fréquence. En cas d'interférences importantes, des mesures d'isolation CC/CC doivent être mises en œuvre. Des modules CC/CC standard peuvent être utilisés, ou bien une conversion tension/fréquence isolée optiquement et une entrée de fréquence peuvent être employées.
3) L'installation de filtres EMI, d'inductances de mode commun, d'anneaux magnétiques haute fréquence, etc., sur l'alimentation d'entrée de la carte de commande du microcontrôleur permet de supprimer efficacement les interférences conduites. De plus, dans les environnements fortement perturbés par les rayonnements, par exemple à proximité d'antennes-relais GSM ou de radiomessagerie, un blindage métallique peut être ajouté à la carte de commande du microcontrôleur.
4) Mise à la terre correcte. Le fil de terre des systèmes de commande de courant élevé, tels que les moteurs, doit être correctement mis à la terre via une barre omnibus de terre. La masse de blindage de la carte de commande du microcontrôleur doit être mise à la terre séparément. Dans certaines situations présentant de fortes interférences, il est recommandé de connecter la couche de blindage du capteur et de l'interface d'E/S à la masse de commande de la carte.
qualité du réseau électrique
Les fluctuations de tension sont fréquentes dans les charges à impact telles que les machines à souder, les fours à arc électrique, les aciéries, etc. Dans un atelier, lorsque plusieurs variateurs de fréquence et autres redresseurs capacitifs sont en fonctionnement, les harmoniques qu'ils génèrent dégradent fortement la qualité du réseau électrique et endommagent considérablement les équipements, pouvant aller de l'impossibilité de les faire fonctionner en continu et normalement à la détérioration de leur circuit d'entrée. Les méthodes suivantes permettent de résoudre ce problème.
1) Il est recommandé aux utilisateurs d'ajouter des dispositifs de compensation statique de puissance réactive pour améliorer le facteur de puissance et la qualité du réseau électrique lorsqu'ils traitent des charges à impact telles que les machines à souder, les fours à arc électrique et les aciéries.
2) Dans les ateliers où les convertisseurs de fréquence sont concentrés, il est recommandé d'utiliser un redressement centralisé et une alimentation par bus CC commun. Il est conseillé d'opter pour le mode de redressement à 12 impulsions. Ce mode présente l'avantage de réduire les harmoniques et de réaliser des économies d'énergie, et convient particulièrement aux démarrages et freinages fréquents, lorsque le moteur électrique fonctionne aussi bien en mode électrique qu'en mode de production d'énergie.
3) L'installation d'un filtre LC passif sur le côté entrée du convertisseur de fréquence réduit les harmoniques d'entrée, améliore le facteur de puissance, offre une fiabilité élevée et permet d'obtenir de bons résultats.
4) L'installation d'un dispositif PFC actif sur le côté entrée du convertisseur de fréquence donne les meilleurs résultats, mais le coût est relativement élevé.
Partant des problèmes rencontrés lors de l'utilisation pratique des convertisseurs de fréquence, cet article propose des solutions ciblées et des pistes d'amélioration pour atténuer l'impact des facteurs défavorables sur ces convertisseurs, tels que les perturbations externes, l'environnement d'utilisation et la qualité du réseau électrique. Ces solutions permettent d'allonger la durée de vie des convertisseurs et présentent un intérêt certain pour les applications pratiques.
Bien entendu, une ou plusieurs méthodes sont généralement adoptées.