Le développement de l’électronique de puissance et surtout des circuits dits Onduleurs Autonomes a permis d’envisager la variation électronique des vitesses de moteurs.

On peut en trouver pour moteur à courant continu et pour moteur alternatif.

Quelques soit le variateur, la partie commande reste identique :

Les principaux  signaux de commande sont : 0-10V, 0-5V, 4-20mA, 0-20mA, -10+10V,…

Régulation :

La régulation automatique est l'ensemble des techniques qui permettent de contrôler une grandeur physique (température, vitesse, pression, ...), sans intervention humaine, pour la maintenir à une valeur donnée, appelée consigne.

Synoptique d'un variateur de vitesse pour moteur asynchrone

• Redresseur: Permet de transformer une tension alternative en tension continue ondulée.

• Filtrage: Elimine les phénomènes d'ondulations de la tension en sortie du redresseur.

• Récupération: Système permettant de transformer l'énergie mécanique lors du freinage du moteur en énergie calorifique dans le cas ou l'on utilise une résistance de dissipation comme système de freinage. Ces systèmes de récupération d'énergie assurent un freinage contrôlé du moteur.

• Onduleur: Permet de transformer une tension continue en une tension alternative amplitude et fréquence variable.On peut ainsi maintenir le rapport U/f constant.

 

Action sur la fréquence

Dans le cas d'un moteur asynchrone, la vitesse de rotation du rotor est proportionel à la fréquence des courants statoriques  ( n=f/p).

En faisant varier la fréquence de la tension d'alimentation on agit directement sur la vitesse de rotation du moteur.

Un convertisseur de fréquence est donc inséré entre le réseau et le stator du moteur.

Controle du couple

Pour conserver les performances du moteur (couple maxi disponible en permanence quelque soit la vitesse), il faut maintenir le flux Fs constant.

A flux constant et pour différentes valeurs de la fréquence statorique, les caractéristiques Tem=f(W) sont parallèles.

La nécessité de maintenir Fs=cte impose U/f=cte U tension efficace d'alimentation moteur. Il faut que U et f évoluent proportionnellement.

Chaque valeur de f (donc vitesse) doit imposer une nouvelle valeur de U.

Le couple délivré par la machine dépend de la caractéristique du couple résistant de la charge entraînée.

a)- Fréquence supérieure à  f nominale :

En régime de survitesse (f>f nominale), pour maintenir Fs=cte donc U/f=cte, la tension U devient supérieure à la tension nominale du moteur ce qui est destructeur pour le moteur. On ne peut donc garantir la caractéristique du moteur à couple maxi.

Le couple maxi décroît avec la vitesse: si l'on maintient U=cte et l'on augmente f , le flux Fs diminu donc Tem(max) aussi. On dit que le moteur fonctionne en défluxer.

b)- Faible fréquence :

Aux faibles vitesses le rapport U/f impose une tension U faible. La résistance statorique R1 introduit une chute de tension R1I1 qui n'est pas négligeable à faible vitesse.

Pour maintenir constant le flux du moteur, il faut compenser cette chute de tension et aux faibles vitesses en augmentant le rapport U/f pour obtenir Fs=cte.