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Commençons par un rapide rappel. Les Variateurs de Fréquence, ou VFD, sont des dispositifs électroniques qui contrôlent le fonctionnement d’un moteur électrique en ajustant la fréquence et la tension que le moteur reçoit.
Ils fonctionnent en recevant le courant alternatif de l’alimentation, le convertissant en courant continu, puis le reconvertissant grâce à des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) avec une sortie de fréquence et de tension variables. Cela est rendu possible par la modulation de largeur d’impulsion (PWM) que créent les IGBT.
Les limites de la génération actuelle de VFDs
Les VFD permettent une efficacité accrue et une consommation d’énergie optimisée. Cependant, ils présentent de nombreux inconvénients qui doivent être traités :
Pics de Tension (ondes réfléchies)
Les pics de tension, induits par des ondes réfléchies, créent des points chauds dans le matériau d’isolation du moteur. Ces points chauds s’accumulent au fil du temps et conduiront à une défaillance prématurée de l’équipement. L’utilisation de dispositifs de protection contre les surtensions, en veillant à une correspondance d’impédance appropriée ou en utilisant un moteur adapté à l’onduleur peut atténuer cet effet secondaire.
Effet Corona
Les fréquences de commutation élevées associées aux VFD entraînent un effect corona, qui peut provoquer une rupture des câbles d’alimentation. Pour remédier à ce problème, il est nécessaire d’utiliser des câbles spécifiés pour les VFD avec des propriétés d’isolation adaptées et d’employer des matériaux résistants à l’effet corona.
Tension de Mode Commun
C’est un sous-produit du fonctionnement des VFD. Elle induira un stress sur les roulements du moteur et conduira à une usure prématurée. L’utilisation de roulements isolés et d’une mise à la terre appropriée peut aider à contrer les effets de la tension de mode commun.
Effets de la PWM
La modulation de largeur d’impulsion est un aspect fondamental de la fonction d’un VFD, mais elle a des effets secondaires qui nuisent au moteur. L’un de ces effets est la commutation rapide des IGBT. La commutation à haute fréquence des IGBT pour créer une PWM contribue à des pertes de moteur accrues et à une efficacité globale réduite du système. L’ajout de filtres de sortie sinusoïdale externes est une solution couramment utilisée pour atténuer les effets de la PWM.
Distorsion Harmonique Totale
Les VFD génèrent des harmoniques pendant leur fonctionnement. Celles-ci peuvent endommager d’autres équipements connectés au réseau et compromettre la qualité globale de l’alimentation électrique. Pour atténuer la distorsion harmonique, il est nécessaire d’ajouter des réactances de ligne et des filtres dans le système d’alimentation.
Ces atténuations sont très efficaces pour résoudre les problèmes créés par les VFD traditionnels, mais elles entraînent des conséquences négatives pour l’utilisateur final ainsi que pour la personne en charge de l’installation et de la maintenance du système d’alimentation électrique (PDS) :
- Un coût initial plus élevé pour l’utilisateur final
- Une durée d’installation et de maintenance plus longue pour l’entrepreneur
- Une installation moins efficace et plus énergivore
- Une empreinte matérielle plus importante
Qu'est-ce qu'un Clean Power VFD ?
De nos jours, l’industrie doit relever les défis du 21e siècle : l’efficacité énergétique, l’empreinte carbone, la durabilité. Les méthodes et technologies actuellement utilisées ne sont pas alignées sur ces objectifs. Cela nécessite une nouvelle solution qui puisse exploiter tous les avantages de l’intégration d’un Variateur de Fréquence (VFD) dans le Système d’Entraînement (PDS), sans recourir aux stratégies d’atténuation traditionnelles. Cette solution est le Clean Power VFD. Il représente une avancée significative dans la technologie durable.
Distorsion Harmonique Totale
Le Clean Power VFD maintient un THDi inférieur à 3% (assurant la conformité avec les normes IEEE519) à la fois du côté du réseau et du côté du moteur, réduisant de manière significative les problèmes de qualité de l’énergie.
Onde Sinusoïdale Idéale
Il produit une onde sinusoïdale idéale, optimisant les performances du moteur et prévenant la surchauffe.
Tension en Mode Commun Nulle
Le Clean Power VFD ne crée pas de tension de mode commun. Cela adresse spécifiquement les problèmes de roulements, réduisant le risque de défaillance prématurée des roulements et prolongeant la durée de vie globale des roulements du moteur.
Conception sans Filtre ajouté
C’est le premier VFD de son genre à fonctionner sans avoir besoin de filtres additionnels, simplifiant le système et réduisant les besoins en maintenance.
Efficacité Énergétique Supérieure
Le Clean Power VFD réduit la consommation d’énergie de l’ensemble du système d’entraînement, entraînant une diminution notable des coûts énergétiques.
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