CI n°2 : Les variateurs de fréquence et leurs paramètres

Objectifs :

  • Comprendre le fonctionnement d’un variateur de vitesse

  • Connaitre les paramètres d’une machine asynchrone
  • Déterminer les paramètres importants pour le contrôle d’un moteur
  • Connaitre les composants des variateurs de vitesses
  • Identifier les composants qui structure les variateurs de vitesse

Consignes :

  • Etudier le variateur de fréquence
  • Répondre aux questions liées aux variateurs et ses composants

Partie 1 – Les bases sur les machines asynchrones

a – Généralité
  • Lorsque l’application demande une adaptation du couple ou de la vitesse, un contrôle lors d’une phase d’accélération et de décélération, le moteur est associé à un variateur de vitesse.
  • Le choix du système d’entraînement à vitesse variable dépend de l a charge à entrainer (inertie et caractéristique couple/vitesse variable) et des performances statiques et dynamiques souhaitées.

  • La vitesse (fréquence) de rotation est fonction
    du point de fonctionnement situé à l’intersection des caractéristiques couple moteur= f(n) et couple résistant = f(n)
b – Principe de variation de vitesse
  • ns = f/p avec f : fréquence d e la tension du réseau d’alimentation e n hertz
  • p : nombre de paires de pôles du moteur
  • ns: vitesse de synchronisme en tr/s (fréquence de rotation du champ tournant)
  1. A l’aide des formules données ci dessus, déterminer la valeur de nr : Vitesse de rotation du rotor
  2. Nous pouvons conclure que la variation de vitesse est obtenue par action quels paramètres ?
c – Action sur les paires de pôles
  • Dans les analyses qui suivent, la fréquence du moteur est constante.
  • D’après la formule précédente :
    • Que se passe t’il si le nombre de paire de pôles augmente ?
      • La fréquence de rotation d’un moteur ……
    • Que se passe t’il si le nombre de paire de pôles diminue ?
      • La fréquence de rotation d’un moteur ……
  • Résumé cette méthode à l’aide du tableau ci-dessous :
    • Nous utiliserons les principales fréquences de rotation du champ tournant d’un moteur asynchrone triphasé pour un réseau de 50 Hz.

  • Que peux t’on conclure ?
d – Action sur la fréquence
  • Dans les analyses qui suivent, le nombre de paires de pôles du moteur est constante.
  • D’après la formule précédente :
    • Que se passe t’il si la fréquence augmente ?
      • La fréquence de rotation d’un moteur ……
    • Que se passe t’il si la fréquence diminue ?
      • La fréquence de rotation d’un moteur ……
  • Que peux t’on conclure ?

Partie 2 – La variation de fréquence

a – La structure générale
  1. Qu’est ce qu’un redresseur ?
  2. Ou se situe t’il sur le schéma ci contre ?
  3. Qu’est ce qu’un onduleur ?
  4. Ou se situe t’il sur le schéma ci contre ? 
  5. A quoi correspond lé composant au centre du schéma ?
  6. Quel est sa fonctionnalité ?
b – La structure électrique
  1. Qu’est ce qu’une diode ?
  2. Qu’est ce qu’un onduleur ?
  3. Qu’est ce que la commande MLI ?
  4. Quelle est sa dénomination anglaise ?
c – Limite de la variation
  • Le variateur délivre au moteur une tension et une fréquence proportionnelles jusqu’à la valeur de 50 Hertz.
  • Pour des fréquences supérieures à 50 Hertz, la tension du moteur ne pouvant plus augmenter, (l’enroulement est alimenté sous sa tension nominale) le rapport U / f diminue, le flux décroît, entraînant une diminution du couple maximum.
  • Pour conserver un couple suffisant aux faibles vitesses (donc aux faibles fréquences, on doit maintenir le rapport U / f constant.

Partie 3 – Lecture d’une plaque signalétique moteur

Partie 4 – Fiche synthèse sur les variateurs de vitesse