Le fournisseur du système de retour d'énergie du convertisseur de fréquence rappelle que la fonction de protection de ce dernier concerne la protection contre les défauts qui peuvent survenir au sein du convertisseur. En pratique, elle se réfère généralement à la protection du réseau de transmission incluant le convertisseur de fréquence, notamment la protection de ligne, l'autoprotection du convertisseur, la protection des moteurs, la protection des charges mécaniques, etc.
Dispositif de protection intégré au convertisseur de fréquence
(1) Protection contre les surcharges du moteur
La principale caractéristique d'une surcharge thermique d'un moteur électrique est que l'élévation de température réelle dépasse l'élévation de température nominale. Par conséquent, la protection contre les surcharges des moteurs électriques vise également à garantir leur fonctionnement normal et à éviter leur destruction par surchauffe.
Lorsqu'un moteur électrique fonctionne, sa puissance dissipée (principalement par effet Joule) est convertie en énergie thermique, ce qui provoque une élévation de sa température. Ce processus d'échauffement s'inscrit dans la phase de transition vers l'équilibre thermique et suit une loi fondamentale similaire à celle d'une courbe exponentielle (croissante ou décroissante). Physiquement, à mesure que la température du moteur augmente, il doit dissiper de la chaleur dans son environnement. Plus l'élévation de température est importante, plus la dissipation thermique est rapide. Par conséquent, l'élévation de température n'est pas linéaire, mais ralentit progressivement. Lorsque la chaleur générée par le moteur est équilibrée par la chaleur dissipée, l'élévation de température atteint sa valeur nominale.
Les normes de fabrication des moteurs asynchrones définissent différents types de niveaux en fonction de l'élévation de température maximale admissible, à savoir la classe A 105 ℃, la classe E 120 ℃, la classe B 130 ℃, la classe F 155 ℃ et la classe H 180 ℃.
La surcharge thermique d'un moteur désigne une charge mécanique excessive sur son arbre, entraînant un dépassement du courant nominal et, par conséquent, une élévation de température également supérieure à la valeur nominale. Les principales caractéristiques d'une surcharge moteur sont les suivantes :
① L'augmentation du courant est négligeable. En effet, lors du choix et de la conception des moteurs électriques, le courant de fonctionnement maximal de la charge est généralement pris en compte, et la conception repose sur l'élévation de température maximale du moteur. Pour certaines charges variables et intermittentes, une surcharge de courte durée est tolérée. Par conséquent, en conditions normales, l'amplitude du courant de surcharge reste faible.
② En général, le taux de variation du courant di/dt est faible et augmente lentement.
(2) Protection contre les courts-circuits à l'extrémité de sortie du convertisseur de fréquence
En cas de court-circuit entre phases à l'extrémité de sortie du convertisseur de fréquence (borne du moteur ou ligne entre le convertisseur de fréquence et le moteur), le convertisseur de fréquence détectera le défaut de court-circuit et coupera le circuit en quelques millisecondes afin de garantir la sécurité du convertisseur de fréquence et du moteur.
(3) Autres dispositifs de protection
① Protection contre la surchauffe des composants électroniques : Si la température dépasse le seuil défini, le capteur placé sur le dispositif de dissipation de chaleur arrêtera le convertisseur de fréquence, évitant ainsi les dommages aux composants électroniques causés par la surchauffe.
② Protection contre les chutes de tension instantanées : Cette fonction de protection permet d'éviter les défauts dans les circuits de commande et les moteurs, ainsi que les surintensités causées par le rétablissement de la tension de ligne.
③ Protection contre les surtensions des lignes d'alimentation : Cette fonction de protection empêche d'endommager les composants.
④ Protection contre la perte de phase : La perte de phase entraînera une augmentation significative du courant.
(4) Fonctionnement du dispositif de protection intégré
En cas de dysfonctionnement, le dispositif de protection susmentionné arrêtera le convertisseur de fréquence, permettant ainsi au moteur de s'arrêter librement, et l'alimentation sera coupée par le relais intégré.