démarrag des moteurs

Notions fondamentales sur le dmarrage des moteursDmarrage traditionnel Dmarreur progressif, convertisseur de frquence

Motor ManagementTM

PrfaceCe manuel technique sur le dmarrage des moteurs fait partie dune srie de publications ayant pour thme la gestion des moteurs soit le Motor Management. Grce la publication de ces notions fondamentales, lutilisateur peut bnficier dun ouvrage de rfrence volutif sur lutilisation de la puissance pour la conception et lapplication. Les thmes suivants sont traits : Protection des moteurs et des entranements Slection et utilisation des contacteurs Communications Les manuels techniques suivants sont dj parus : Notions fondamentales dutilisation des moteurs triphass courant alternatif, qui traite de la construction, des modes de fonctionnement, du choix et du dimensionnement des moteurs et Disjoncteurs : notions fondamentales, qui contient des donnes supplmentaires sur lutilisation pratique des disjoncteurs. De nos jours, les moteurs font partie de tous les processus de production. Pour cette raison, lutilisation optimale de votre application devient de plus en plus importante en vue de garantir une exploitation rentable. A ce titre, la srie Motor Management de Rockwell Automation vous aidera : optimiser lutilisation de vos systmes minimiser les cots dentretien accrotre la scurit dexploitation. Nous nous rjouissons de mettre votre disposition ces publications qui fourniront sans doute une aide prcieuse pour trouver des solutions conomiques et efficaces adaptes votre application.

Copyright 1997 by Rockwell Automation AG Nous garantissons la prcision des informations fournies dans ce manuel au mieux de notre connaissance et en dclinant toute responsabilit lgale ventuelle.

i

Dmarrage des moteurs lectriques

Sommaire

11.1 1.1.1 1.1.2 1.1.2.1 1.1.2.2 1.1.3 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4

Dmarrage traditionnelDmarrage toile-triangle Dmarrage toile-triangle normal Dmarrage toile-triangle renforc Dmarrage toile-triangle mixte Dmarrage toile-triangle sur fraction denroulement Dmarrage toile-triangle transition ferme Dmarrage par autotransformateur Dmarrage avec bobines de self ou rsistances Dmarrage avec bobines de self Dmarrage avec rsistances Moteurs multi-vitesses

1.11.1 1.1 1.5 1.5 1.6 1.6 1.8 1.9 1.9 1.10 1.11

22.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3

Dmarreur progressifGnralits Ralisation du dmarrage progressif Diminution du couple moteur Influence de la tension moteur Types de dmarrage Dmarrage sur rampe de tension Dmarrage sur limite de courant Couples Types de dmarreurs Progressif Dmarreur progressif command par alternance complte sur une phase Dmarreur progressif command par demi-alternance sur trois phases Dmarreur progressif command par alternance complte sur trois phases Charge thermique au dmarrage Avantages du dmarreur progressif Avantages pour le client Avantages mcaniques Avantages lectriques

2.12.1 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2.5 2.6 2.7 2.8

2.5 2.6 2.7 2.7.1 2.7.2

2.8 2.9 2.9 2.9 2.10

ii


2.8 2.9 2.9.1 2.9.2 2.9.3 2.9.4 2.9.5 2.9.6 2.9.7 2.10

Possibilits de mises en uvre Dmarrage des pompes Comportement du courant et du couple avec dmarrage toile-triangle Comportement de la vitesse avec dmarreur progressif pour pompe Comparaison des courbes de couple Comportement du flux lors du dmarrage Comportement du flux lors de larrt Conditions pour un dmarreur progressif pour pompe Domaines dapplication Options

2.10 2.11 2.11 2.12 2.12 2.13 2.13 2.14 2.14 2.14

33.1 3.2 3.2.1 3.2.1.1 3.2.2 3.2.3 3.2.3.1 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.3.7 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3

Convertisseur de frquence

3.1

Gnralits 3.1 Construction 3.1 Redresseur de tension rseau 3.2 Reprsentation de principe de la tension continue pulse 3.2 Circuit intermdiaire 3.3 Onduleur 3.3 Reprsentation de principe de la modulation dimpulsions en dure 3.4 Rgimes de fonctionnement Relation frquence-tension Accentuation de tension ou boost Compensation du glissement Valeur de consigne Compensation Protection moteur Changement du sens de rotation et freinage Avantages du convertisseur de frquence Perturbations frquence radio Gnralits Normes Mesures correctives 3.4 3.4 3.5 3.6 3.6 3.6 3.7 3.7 3.8 3.8 3.8 3.9 3.10

4

Comparaison des procds de dmarrage

4.1

iii


Dmarrage des moteurs lectriquesGrce leur simplicit, leur robustesse et leur cot attractif, les moteurs cage sont les moteurs les plus souvent utiliss dans lindustrie. En commutation directe, ils absorbent un courant de dmarrage jusqu 8 fois plus important que le courant nominal et ils dveloppent donc un couple de dmarrage lev. Les courants de dmarrage levs ont souvent comme consquence une chute de tension dsagrable et les couples de dmarrage levs ncessitent des lments mcaniques rsistant aux surcharges. Cest la raison pour laquelle les distributeurs dlectricit fixent des valeurs limites pour les courants de dmarrage des moteurs, par rapport aux courants de fonctionnement nominaux. Les valeurs permises varient dun rseau lautre, en fonction de la charge. En ce qui concerne la mcanique, des procds qui diminuent les couples de dmarrage sont souhaitables. Pour diminuer les courants et les couples, il existe diffrentes commutations et mthodes de dmarrage : Dmarrage toile-triangle Dmarrage par autotransformateur Dmarrage avec bobines de self ou rsistances Dmarrage multi-vitesses Dmarrage avec dmarreur progressif lectronique Dmarrage avec convertisseur de frquence Les mthodes de dmarrage les plus importantes utilises dans la pratique sont prsentes ci-dessous.

11.1

Dmarrage traditionnelDmarrage toile-triangle

On distingue les mthodes suivantes : Dmarrage toile-triangle normal Dmarrage toile-triangle renforc Dmarrage toile-triangle transition ferme (closed transition)

1.1.1

Dmarrage toile-triangle normal

Pour le dmarrage, les enroulements du moteur sont coupls en toile avec le _ rseau. La tension aux bornes de chaque enroulement est ainsi rduite par un facteur 1/3=0,58. Avec ce couplage, le couple de dmarrage atteint environ 30% de la valeur obtenue avec un couplage en triangle. A lenclenchement, le courant est rduit un tiers du courant avec enclenchement direct, cest--dire typiquement 2 2,5 Ie. A cause du couple de dmarrage rduit, la commutation toile-triangle convient bien aux entranements avec une grande masse mobile, mais peu ceux avec un couple rsistant augmentant avec la vitesse. Elle est donc utilise de prfrence dans les applications o lentranement est soumis une charge seulement aprs lacclration. Parmi les applications possibles, citons les presses, les centrifugeuses, les pompes, les ventilateurs, etc.

1.1


7 I Ie 6 I 5

M MN 3

4 M IA 2 MY ML 0,25 0,5 0,75 1 n ns IY

2

3

1

1

Caractristiques types de courant et de couple lors du dmarrage toile-triangle I Ie MD ME Courant moteur Courant de service nominal du moteur Couple avec couplage triangle Couple avec couplage toile n ns ML IY ID IA Vitesse de rotation Vitesse synchrone Couple rsistant Courant avec couplage toile Courant avec couplage triangle Caractristique de courant avec commutation toile-triangle

L1ILY = 1 ILD 3 Ue Ue 3

L2V1

L3ILD

L1Ue V1

L2

L3

W2

V2 U2 U1 IWU ZW W2 W1 V2 IWV IWU U1 U2 W1

Couplage toile

Couplage triangle

Rapport entre les courants avec couplage toile et couplage triangle ILY Courant dalimentation avec couplage toile ILD Courant dalimentation avec couplage triangle IW Courant denroulement Ue Tension rseau entre phases ZW Impdance enroulement ILY = IWU = Ue _ 3 ZW

IL1D = IWU + IWV _ Ue _ ILD = IW 3 = 3 = 3 ILY ZW 1 ILY = ILD 3

1.2


Aprs acclration du moteur, un relais de temporisation commute automatiquement le couplage toile en couplage triangle. La phase de dmarrage en couplage toile doit durer jusqu ce que le moteur ait atteint une vitesse voisine de la vitesse de service, de manire supporter un minimum de post-acclrations aprs la commutation en triangle. Les post-acclrations en couplage triangle entranent des courants levs comme avec le dmarrage direct. La dure de la phase de dmarrage en couplage toile dpend de la charge du moteur. En couplage triangle, les enroulements du moteurs sont soumis la tension entire du rseau. Pour effectuer la commutation toile-triangle les 6 extrmits des enroulements du moteur sont couples des bornes de connexion. Les contacteurs dun dmarreur toiletriangle commutent les enroulements en consquence.

Commutation toile-triangle avec contacteurs Pour le dmarrage en toile, le contacteur principal ferme le rseau aux extrmits des enroulements U1, V1, W1. Le contacteur toile relie les extrmits des enroulements U2, V2, W2. Aprs la phase dacclration, le contacteur toile coupe et le contacteur triangle relie les bornes U1/V2, V1/W2, W1/U2. Lors de la commutation toile-triangle, il faut respecter la squence correcte des phases, cest--dire la connexion correcte du conducteur au moteur et au dmarreur. En cas de mauvaise squence, cause de la faible chute de vitesse pendant la pause de commutation sans courant lors de la recommutation, il peut se produire des pointes de courant trs leves, qui peuvent endommager les enroulements et qui chargent inutilement les contacteurs. Le sens de rotation du moteur est galement contrler.

1.3


Connexion correcte du moteur Entre la coupure du contacteur toile et la commutation du contacteur triangle, un temps de pause suffisant doit scouler pour que larc de mise hors circuit dans le contacteur toile steigne. Si la commutation est trop rapide, un court-circuit d larc de mise hors circuit peut se produire. La dure de la pause de commutation doit suffire teindre larc de mise hors-circuit tout en minimisant la chute de vitesse pendant la pause de commutation. Des relais de temporisation spciaux pour la commutation toile-triangle remplissent ces exigences. Protection moteur et dimensionnement des contacteurs Le relais de protection du moteur est coupl aux phases des enroulements, cest--dire au contacteur principal. Le courant appliquer est ainsi plus petit dun facteur _ 1/3=0.58 que le courant nominal moteur. A cause des courants de la troisime oscillation harmonique circulant dans les enroulements, un rglage plus lev du relais de protection du moteur peut tre ncessaire. Ceci ne peut tre fait que sur la base dune mesure effectue avec un instrument capable de mesurer la valeur effective correcte. La section des conducteurs vers le moteur et pour le retour doit tre dimensionne thermiquement en fonction du courant de rglage du relais de protection du moteur. En cas de protection par des disjoncteurs ayant une caractristique de protection de moteur, le disjoncteur est connect dans les conducteurs rseau car il prend en charge la protection contre les courts-circuits de la ligne et du dmarreur. Dans ce cas, le rglage de courant se fait sur le courant nominal du moteur. Une correction du rglage cause de la troisime oscillation harmonique nest dans ce cas pas ncessaire. Les conducteurs doivent tre thermiquement dimensionns selon le rglage du disjoncteur. Avec dmarrage toile-triangle, les contacteurs doivent tre dimensionns selon les courants suivants : Contacteur principal Contacteur triangle Contacteur toile K1M K2M K3M 0,58 Ie 0,58 Ie 0,34 Ie

Pour des phases de dmarrage suprieures 15 secondes environ, un contacteur toile plus fort doit tre choisi. Si le contacteur toile est de la mme dimension que le contacteur principal, des phases de dmarrage allant jusqu 1 minute sont permises.

1.4


1.1.2

Dmarrage toile-triangle renforc

Si, avec le dmarrage normal toile-triangle, le couple est insuffisant pour acclrer lentranement en couplage toile au voisinage de la vitesse de service, le dmarrage toile-triangle renforc peut tre utilis. Bien entendu, la consommation de courant augmente en mme temps que le couple dentranement. On distingue les dmarrages suivants : Dmarrage toile-triangle mixte Dmarrage toile-triangle sur fraction denroulement Pour ces deux types de dmarrage, des moteurs avec prises correspondantes sur les enroulements sont ncessaires. Les mmes rgles que pour le dmarrage toile-triangle normal sappliquent pour la connexion du moteur, la commande des contacteurs, la protection du moteur et le dimensionnement thermique des conducteurs.

1.1.2.1 Dmarrage toile-triangle mixteDans ce cas, les enroulements du moteur sont la plupart du temps diviss en deux moitis gales. Lors du dmarrage, chaque demi-enroulement est commut en triangle alors que lautre demi-enroulement est commut en toile. Do la dsignation de dmarrage mixte. Le courant de commutation toile est environ de 2 4 Ie. Il en rsulte un couple de dmarrage plus important.

L1

L2H V1 V3 V3 V2 Y D H U1 U3 U3 U2 Y Y W2 W3 W3 D

L3

W1

H

D

Dmarrage toile-triangle mixte Dimensionnement des contacteurs : Contacteur principal Contacteur triangle Contacteur toile K1M K2M K3M 0,58 Ie 0,58 Ie 0,34 Ie

1.5


1.1.2.2 Dmarrage toile-triangle sur fraction denroulementDans ce cas, les enroulements du moteur sont galement diviss. En couplage toile, seul lenroulement principal, cest--dire une partie de lenroulement complet, est utilis. Do la dsignation de dmarrage sur fraction denroulement. Le courant de commutation toile se situe entre 2 et 4 Ie , ce qui produit galement un couple de dmarrage plus important.

L1

L2

L3

H V1 V3 V3 V2 D U1 H Y U3 U3 Y Y

D W2 W3

W3

W1 H

U2

D

Dmarrage toile-triangle sur fraction denroulement Dimensionnement des contacteurs : Contacteur principal Contacteur triangle Contacteur toile K1M K2M K3M 0,58 Ie 0,58 Ie 0,5 - 0,58 Ie (selon courant de dmarrage)

1.1.3

Dmarrage toile-triangle transition ferme

Avec ce type de commutation, la chute de vitesse pendant la commutation toiletriangle est vite et les pointes de courant consquentes sont maintenues un faible niveau. Avant louverture du contacteur toile, un quatrime contacteur K4M (contacteur de transition) du circuit moteur se ferme et met en circuit les rsistances en triangle. Le courant moteur nest alors pas interrompu pendant la commutation et la vitesse du moteur reste pratiquement constante. Le contacteur triangle K2M tablit ensuite ltat de commutation dfinitif et dclenche le contacteur de transition K4M.

1.6


H+Y A

H+Y+T B

H+T C

H+D D Dmarrage toile-triangle transition ferme Dimensionnement des contacteurs et rsistances: Contacteur principal Contacteur triangle Contacteur toile Contacteur de transition Rsistances de transition K1M 0,58 Ie K2M 0,58 Ie K3M 0,58 Ie K4M typ. 0,27 Ie (selon courant de transition) typ. 0,35 0,4 Ue/Ie

Contrairement la commutation toile-triangle normale, le contacteur toile doit tre dimensionn comme le contacteur principal et le contacteur triangle car il doit mettre hors circuit le courant toile du moteur et les rsistances de transition. Dans les rsistances, circule un courant denviron 1,5 Ie. Une puissance de commutation correspondante plus leve est donc ncessaire. Les mmes rgles que pour le dmarrage toile-triangle normal sappliquent pour la connexion du moteur, la commande des contacteurs (commutation diffrente cause de la commande du contacteur de transition), la protection du moteur et le dimensionnement thermique des conducteurs.

1.7


1.2

Dmarrage par autotransformateur

Le dmarrage par autotransformateur permet le dmarrage des moteurs cage avec un courant rduit d une rduction de tension pendant la dure dacclration. Contrairement la commutation toile-triangle, seuls trois conducteurs vers le moteur et 3 connexions moteur sont ncessaires. Ce type de commutation est particulirement rpandu dans les pays anglophones. Lors du dmarrage, le moteur reste sur les prises de lautotransformateur. Le moteur dmarre galement avec une tension rduite et un courant correspondant plus petit. Lautotransformateur diminue le courant dans le conducteur rseau selon son rapport de transformation. Comme pour la commutation toile-triangle, le dmarreur par autotransformateur prsente un rapport couple-consommation de courant avantageux. Pour pouvoir adapter la caractristique de dmarrage du moteur au besoin en couple, les autotransformateurs comportent la plupart du temps trois prises slectionnables (par exemple 80%, 65% et 50%). Lorsque le moteur a atteint une vitesse voisine de sa vitesse nominale, la liaison toile de lautotransformateur souvre. Les fractions denroulement du transformateur se comportent alors comme des bobines de self en srie avec les enroulements du moteur et par consquent, comme pour le dmarrage toile-triangle transition ferme, la vitesse du moteur ne chute pas pendant la commutation. Aprs mise en circuit du contacteur principal, la tension entire du rseau est applique aux enroulements du moteur. Enfin, le transformateur est dconnect du rseau. En fonction de chaque prise et rapport de courant de dmarrage, le courant de commutation est de 1 5 x Ie. Le couple disposition diminue quelque peu en fonction du courant de dmarrage.

Dmarreur par autotransformateur avec commutation transition ferme (Commutation Korndrfer)

1.8


1.3

Dmarrage avec bobines de self ou rsistances

Grce des bobines de self ou des rsistances couples en srie, la tension moteur et donc le courant de dmarrage sont rduits. Le couple de dmarrage diminue en fonction du carr de la diminution du courant.

1.3.1.

Dmarrage avec bobines de self

A larrt, la rsistance du moteur est faible. Une grande partie de la tension est rduite par les bobines de self couples en srie. Le couple de dmarrage du moteur est alors fortement diminu. Lorsque la vitesse augmente, la tension aux bornes du moteur augmente cause du retour du courant dutilisation et de la rpartition vectorielle de tension entre le moteur et la ractance couple en srie. Le couple moteur augmente alors galement. Aprs la phase dacclration les bobines de self sont court-circuites. Le courant de commutation diminue en fonction du couple de dmarrage ncessaire.

Dmarrage avec bobines de self

1.9


1.3.2.

Dmarrage avec rsistances

Des rsistances de faible cot sont montes la place des bobines de self dcrites cidessus. Avec cette mthode, la rduction possible du courant de dmarrage est peu prononce car le couple moteur diminue de manire quadratique par rapport la tension. Laugmentation de la tension aux bornes du moteur est un effet de la baisse de consommation de courant lorsque la vitesse augmente. Il est prfrable de diminuer les rsistances par tages lors du dmarrage. Le cot des contacteurs est cependant plus important. Une autre possibilit rside dans lutilisation de rsistances humides (lectrolyte) tanches. Avec ces lments, la rsistance ohmique diminue avec la monte en temprature due leffet du courant de dmarrage.

Dmarrage avec rsistances

1.10


1.4

Moteurs multi-vitesses

Pour les moteurs asynchrones, le nombre de ples dfinit la vitesse de rotation. 2 ples 4 ples 6 ples 8 ples etc. = = = = 3000 min 1 1500 min 1 1000 min 1 750 min 1 (vitesse synchrone)

Avec une commutation approprie des enroulements encoches ou avec des enroulements diviss par vitesse dans les mmes moteurs, ceux-ci peuvent tre conus avec deux ou plusieurs vitesses. La commutation Dahlander, est particulirement conomique puisquelle permet deux vitesses dans le rapport 1:2 avec un seul enroulement. Les moteurs multi-vitesses trouvent leur application par exemple dans les ventilateurs, pour changer de puissance de ventilation. Il sagit du domaine dapplication le plus important. Selon chaque dimensionnement et commutation des enroulements, il existe des moteurs avec pratiquement la mme puissance ou le mme couple pour diffrentes vitesses. A couple gal, le courant est plus petit pour une vitesse plus petite, et les dmarrages avec des besoins en couple importants peuvent donc tre raliss avec des consommations de courant plus faibles.

Moteur multi-vitesses

1.11


22.1

Dmarreur progressifGnralits

Selon la qualit du rseau, des variations rapides du courant consomm, comme cest le cas lors du dmarrage dun moteur, peuvent provoquer des chutes de tension qui perturbent les autres appareils aliments par le mme rseau : Fluctuations de luminosit des clairages Influence sur les installations informatiques Dfaillances des contacteurs et des relais

Lors des dmarrages, les lments mcaniques dune machine ou installation sont fortement sollicits par limpact du couple d au dmarrage. Avec les solutions traditionnelles telles que : commutation toile-triangle autotransformateur bobines de self ou rsistances,

la tension aux bornes du moteur ainsi que le courant ne peuvent tre influencs que par tapes. Le dmarreur progressif gre en continu la tension depuis une valeur de dpart slectionnable jusqu cent pour-cent. Le couple et le courant augmentent ainsi de manire continuelle. Le dmarreur progressif permet galement un cycle darrt continuel du moteur sous charge.

2.1


2.2

Ralisation du dmarrage progressif

Caractristiques moteur

La caractristique de couple du moteur permet dexpliquer comment obtenir un dmarrage de moteur lent. En comparant la caractristique de charge avec la caractristique du moteur, il apparat que la caractristique de couple du moteur se situe toujours au-dessus de la caractristique du couple rsistant, jusqu ce quelle coupe cette dernire. A ce moment du cycle, la charge nominale atteint la vitesse nominale. La diffrence entre la caractristique du couple rsistant et la caractristique du couple moteur reprsente ce quon appelle le couple dacclration (MB). Ce couple fournit lnergie servant commencer faire tourner et acclrer lentranement. Le rapport entre les deux caractristiques reprsente la mesure du temps de dmarrage ou dacclration dun entranement. Si le couple moteur est beaucoup plus grand que le couple rsistant, lnergie dacclration est grande et donc le temps dacclration est court. Si par contre le couple moteur est seulement un peu plus grand que le couple rsistant, il fournit une faible nergie et le temps dacclration est dautant plus grand. Le dmarrage progressif est ainsi ralis en diminuant le couple dacclration.

2.2


2.2.1

Diminution du couple moteur

Caractristiques de couple Les caractristiques reprsentes ne sont valables que lorsque toute la tension UN est disposition. Aussitt quune tension plus petite est applique, le couple est rduit de manire quadratique. Si la tension effective du moteur est rduite de 50%, le couple est alors rduit au quart de sa valeur. En comparant les caractristiques du couple moteur et du couple rsistant, on voit que lcart est plus important en prsence de la tension du rseau UNetz que pour la tension rduite Ured. Le couple moteur et donc la force dacclration sont influencs par ladaptation de la tension aux bornes du moteur.

2.2.2

Influence de la tension moteur

Dcoupage de phase La tension moteur est facilement modifie avec une commande dcoupage de phase. Au moyen dun semi-conducteur, le thyristor, il est possible de nappliquer au moteur quune partie de la tension, en coupant la demi-alternance sinusodale. A linstant o le thyristor coupe la demi-alternance sinusodale, on dfinit langle damorage Alpha. Si langle Alpha est grand, la tension eff. moteur est petite. En dplaant petit petit langle damorage Alpha vers la gauche, la tension eff. moteur augmente. Avec la commande correspondante, le dcoupage de phase est une mthode simple et efficace pour modifier la tension moteur.

2.3


2.3

Types de dmarrage

Il y a deux possibilits principales pour faire dmarrer un moteur progressivement. Il sagit du dmarrage sur rampe de tension et du dmarrage sur limite de courant.

2.3.1

Dmarrage sur rampe de tension

Rampe de tension

Lors du dmarrage sur rampe de tension, le temps de dmarrage ou temps dacclration et le couple initial de dcollement sont fixs. Le dmarreur progressif augmente la tension aux bornes du moteur linairement depuis une valeur prdfinie (tension de dpart) jusqu la tension entire du rseau. La faible tension moteur au dpart du processus a pour consquence un couple moteur plus faible et entrane ainsi un cycle dacclration progressif. La valeur de dpart de la tension appliquer est dfinie par le couple initial de dcollement = couple de dpart du moteur. Avec la commande Dialog Plus SMC, il est possible de choisir entre deux profils de dmarrage progressif avec des temps de rampe et des valeurs de couple de dcollement applicables sparment. Le temps dacclration du moteur rsulte du rglage du temps dacclration et du couple de dcollement. Si le couple de dcollement est choisi trs grand ou le temps dacclration trs petit, on se rapproche alors du dmarrage direct. Dans la pratique, on dfinit dabord le temps dacclration (10 sec. environ pour les pompes) et ensuite le couple de dcollement de manire ce que le dmarrage progressif soit ralis. Le temps de rglage dtermin nest pas le temps dacclration effectif de lentranement; il est dpendant de la charge et du rglage du couple de dcollement. Lors dun dmarrage progressif sur rampe de tension, le courant augmente jusqu une valeur maximale et il redescend la valeur IN en atteignant la vitesse nominale du moteur. Le courant maximal ne peut pas tre dtermin lavance; il dpend de chaque moteur. Cependant, si une certaine valeur de courant ne doit pas tre dpasse, il est alors possible de choisir le dmarrage sur limite de courant.

2.4


2.3.2

Dmarrage sur limite de courant

Courbes de courant lors de lacclration Le courant augmente selon une certaine rampe jusqu la valeur maximale dfinie et il redescend la valeur IN en atteignant la vitesse nominale du moteur. Le moteur ne peut ainsi tirer quun certain courant de dmarrage. Cette mthode de dmarrage est souvent demande par les distributeurs dlectricit dans les cas o un gros moteur (aration du foin, pompe) doit tre connect au rseau.

2.3.3

Couples

Courbes de couple Ce graphique montre les diffrents couples du moteur pour dmarrage direct, dmarrage progressif sur rampe de tension et sur limite de courant.

2.4

Types de dmarreurs progressifs

La diffrence entre les diffrents types de dmarreurs progressifs rside dans la construction de la partie puissance et la caractristique de commande. Comme dj expliqu, le dmarreur progressif est bas sur le principe du dcoupage de phase. Au moyen dun thyristor, il est possible de nappliquer quune partie de la tension au moteur, en coupant la demi-alternance sinusodale. Le thyristor ne laisse passer le courant que dans une direction. Un second semiconducteur polaris en sens contraire conduisant le courant ngatif (semi-conducteur mont tte-bche) est donc ncessaire.

2.5


On diffrencie les dmarreurs progressifs selon les deux critres suivants : 1. Nombre de phases commandes. Une phase (dmarreur progressif command sur une phase), deux phases (dmarreur progressif command sur deux phases) ou trois phases (dmarreur progressif command sur trois phases). 2. Types du second semi-conducteur polaris inversement. Si on choisit une diode, on parle alors dun dmarreur progressif command par demialternance. Si on choisit un thyristor, on parle alors dun dmarreur progressif command par alternance complte. Comme les diffrents types influencent diffremment la tension et le courant, on peut expliquer au moyen des trois schmas de principe qui suivent :

2.4.1

Dmarreur progressif command par alternance complte sur une phaseL1 L2 L3

F1

Dmarreur progressif

Commande sur une phase Dans le dmarreur command sur une phase, le dcoupage de phase est ralis sur une phase au moyen de deux thyristors placs tte-bche (phase L2). Les phases L1 et L3 sont directement connectes au moteur. Dans les phases L1 et L3, lors du dmarrage, circule toujours un courant de 6 fois le courant nominal du moteur. Il est possible de diminuer le courant 3 fois le courant nominal, seulement dans la phase commande.

2.6


En comparant cette mthode avec le dmarrage direct, on constate que le temps dacclration est plus long mais que le courant moteur eff. nest pas considrablement rduit. La consquence est que le mme courant environ que pour le dmarrage direct circule travers le moteur. Ce qui fait que le moteur schauffe. Comme une seule phase est dcoupe, le rseau est charg asymtriquement pendant la phase de dmarrage. Cette mthode correspond la commutation KUSA classique. Les dmarreurs commands sur une et deux phases sont principalement utiliss dans les domaines de puissances allant jusqu 5,5 kW maximum. Ils sont seulement appropris pour viter les chocs mcaniques dans le systme. Le courant de dmarrage du moteur courant alternatif nest pas diminu avec cette mthode.

2.4.2

Dmarreur progressif command par demi-alternance sur trois phasesL1 L2 L3

F1

Dmarreur progressif

Commande par demi-alternance

Beim Dans le dmarreur progressif command par demi-alternance sur trois phases, le dcoupage de phase est appliqu sur les trois phases. Comme semi-conducteur de puissance, un thyristor est mont tte-bche avec une diode. Le dcoupage de phase se fait donc uniquement en demi-alternance (commande par demi-alternance). Ainsi, la tension nest diminue que lors de la demi-alternance, lorsque le thyristor est conducteur. Lors de la deuxime demi-alternance, lorsque la diode est conductrice, la tension rseau entire est applique au moteur. Dans la demi-alternance non-commande (diode) les pointes de courant sont plus grandes que dans la demi-alternance commande. Les oscillations harmoniques ainsi gnres entranent un chauffement supplmentaire du moteur. Comme les pointes de courant dans la demi-alternance non-commande (diode) et les oscillations harmoniques consquentes sont critiques pour des grandes puissances, les dmarreurs progressifs commands par demi-alternance ne sont utilisables efficacement que jusqu environ 45 kW.

2.7


2.4.3

Dmarreur progressif command par alternance complte sur trois phasesL1 L2 L3

F1

Dmarreur progressif

Commande par alternance complte Dans ce type de dmarreur, le dcoupage de phase se fait sur les trois phases. Comme semi-conducteur de puissance on utilise deux thyristors monts tte-bche. La tension de phase est ainsi dcoupe dans les deux demi-alternances (commande alternance complte). A cause des oscillations harmoniques cres lors du dcoupage de phases, le moteur, par contre, est thermiquement plus sollicit avec le dmarrage progressif quavec le dmarrage direct. Les dmarreurs progressifs commands par alternance complte sur trois phases sont utiliss pour des puissances allant jusqu environ 630 kW.

2.54 Echauffement du moteur

Charge thermique lors du dmarrage1 ple

3

2 ple

2 Demi-alternance 1 1 2 3 4 5 6 Temps de dmarrage moteur Alternance complte

Echauffement moteur Ce graphique montre linfluence des diffrents types de dmarreurs progressifs sur lchauffement supplmentaire du moteur par rapport au dmarrage direct.

2.8


Le point 1/1 reprsente lchauffement du moteur aprs le dmarrage direct. Sur laxe X se trouve le coefficient de multiplication du temps de dmarrage et sur laxe Y le coefficient de multiplication de lchauffement du moteur. Si par exemple on double le temps de dmarrage par rapport au dmarrage direct, lchauffement du moteur est multipli par 1,75 pour le dmarreur progressif command sur une phase lchauffement du moteur est multipli par 1,3 pour le dmarreur progressif command sur deux phases lchauffement du moteur est multipli par 1,1 pour le dmarreur progressif command par demi-alternance on ne constate pratiquement aucun chauffement supplmentaire pour le dmarreur progressif command par alternance complte

Pour des temps de dmarrage plus longs et pour des grandes puissances, seul le dmarreur progressif command par alternance complte est applicable.

2.6

Avantages du dmarreur progressif

Grce au dmarrage lent, le dmarreur progressif mnage le moteur et la machine. Le courant de dmarrage est rduit ou peut tre limit. Le couple est adapt la charge correspondante. Pour les pompes, les ondes de pression au dmarrage et larrt sont vites. Les mouvements de retour et les chocs pouvant perturber un processus sont vits. Lusure des courroies, chanes, entranements et paliers est diminue. Grce aux diffrentes possibilits de commande, lautomatisation est facilite.

2.7 2.7.1

Avantages pour le client Avantages mcaniques

Avec un dmarrage direct, le moteur dveloppe un couple de dmarrage trs important. Normalement les valeurs des couples de dmarrage sont de 150 300% celles du couple nominal. Selon le type de dmarrage et cause du fort couple de dmarrage, la mcanique de lentranement peut tre sollicite exagrment (contrainte mcanique), ou bien le processus de fabrication est perturb par des chocs et des -coups inutiles. Grce la mise en uvre dun dmarreur progressif, on vite les chocs subis par les parties mcaniques de la machine. La caractristique de dmarrage peut tre adapte lutilisation (par exemple commande de pompe). Cblage moteur facilit (seulement 3 conducteurs).

2.9


2.7.2

Avantages lectriques

Le dmarrage dun moteur courant alternatif entrane dans le rseau des appels de courant importants (6 7 fois le courant nominal). Il peut en rsulter dimportantes chutes de tension qui perturbent les autres utilisateurs connects sur ce rseau. Les distributeurs dlectricit imposent donc des limites pour les courants de dmarrage des moteurs. Avec un dmarreur progressif, il est possible de limiter le courant de dmarrage du moteur, pour autant quun couple de dmarrage lev ne soit pas ncessaire. Les charges sur le rseau sont alors diminues. Diminution ventuelle des frais de connexion au rseau. Dans de nombreux cas, une limitation du courant de dmarrage est impose par le distributeur dlectricit; les prescriptions correspondantes sont ainsi respectes.

2.8

Possibilits de mise en uvre

Les applications types sont : Ponts roulants, convoyeurs, mcanismes de roulement Mlangeurs, moulins, broyeurs Pompes, compresseurs, ventilateurs Entranements avec rducteurs, chanes, courroies, accouplements

Pompes : Grce une commande spciale de pompe, il est possible dliminer les chocs de pressions qui se produisent au dmarrage et larrt. Compresseurs : Pour les compresseurs, lors dun dmarrage toile-triangle, la vitesse peut chuter la commutation. Avec un dmarreur progressif, on obtient un dmarrage continu sans chute de vitesse. Moteurs monophass : Si on veut exploiter un moteur monophas avec un dmarreur progressif, on peut utiliser un dmarreur progressif command par alternance complte sur une phase. En gnral : Pour des raisons conomiques, le dmarreur progressif remplace avantageusement la commutation toile-triangle pour les entranements de grande puissance. Avant tout, pour les applications avec des dmarrages en charge (lorsque la charge ne peut pas tre raccorde aprs lacclration), il est prfrable dutiliser le dmarrage progressif la place de la commutation toile-triangle.

2.10


2.9 2.9.1

Dmarrage des pompes Comportement du courant et du couple avec dmarrage toile-triangle

Courbes de courant toile-triangle Le graphique montre les caractristiques de couple et de courant avec dmarrage toiletriangle en fonction de la vitesse. Dans cette application, un dmarrage toile-triangle nest pas appropri car on est en prsence dun dmarrage en charge. Pendant la commutation toile-triangle, le courant chute zro et la vitesse est rduite selon chaque application. La commutation en triangle entrane ensuite un fort accroissement du courant. Dans les rseaux faibles, des chutes de tension peuvent alors se produire. Lors de la commutation en triangle, le couple moteur augmente galement une valeur leve qui sollicite toute la mcanique de lentranement. Lorsque les pompes travaillent avec commutation toile-triangle, un accouplement lastique mcanique est utilis la plupart du temps.

2.11


2.9.2

Comportement de la vitesse avec dmarreur progressif pour pompe

Comportement vitesse avec dmarreur progressif pour pompe

Avec le dmarreur progressif, le moteur nest pas acclr de manire linaire; la courbe de vitesse varie en forme de S. Grce au dmarrage lent, lacclration rapide et lobtention retarde de la vitesse nominale, un dmarrage optimal de la pompe est assur. Larrt dune pompe impose des contraintes leves au dmarreur progressif. La pompe doit tre ralentie de manire ne pas provoquer dondes de pression. Le dmarreur progressif doit connatre la charge et la vitesse du moteur et adapter en consquence ses paramtres pour que le but recherch soit atteint.

2.9.3

Comparaison des courbes de couple

Courbes de couple Ce graphique montre les caractristiques de couple des diffrents processus de dmarrage. La courbe pour le dmarrage progressif avec le module de pompe est parallle la caractristique de la pompe; un couple dacclration constant est alors obtenu.

2.12


2.9.4

Comportement du flux lors du dmarrage

Comportement du flux lors du dmarrage Ce graphique montre le comportement du flux lors du dmarrage avec les diffrents procds de dmarrage. Avec le dmarrage direct, la circulation du flux est trs rapidement acclre. Lorsque le flux atteint 100%, lacclration varie fortement. Des ondes de pression pouvant provoquer dimportants dommages aux installations sont gnres. Avec le dmarreur progressif conventionnel, la variation de lacclration est beaucoup plus faible et donc les effets sont galement attnus. Cest uniquement avec le dmarreur progressif avec un module de pompe spcial, que la variation de lacclration est si petite quaucune onde de pression nest gnre.

2.9.5

Comportement du flux lors de larrt

Comportement du flux lors de larrt Ce graphique montre le comportement du flux lors de larrt avec les diffrentes mthodes darrt.

2.13


Lors de la dclration, la pompe sarrte immdiatement. Cest--dire que toute la colonne deau tombe sur le clapet de non-retour. La mcanique est alors fortement sollicite, comme lors du dmarrage direct. Larrt progressif conventionnel nest pas appropri pour lapplication avec une pompe car la vitesse du flux nest diminue que jusqu un certain degr et le mme effet quavec lacclration se produit. Un freinage optimal du flux ne peut tre obtenu quavec un arrt de pompe rgul. comme pour le dmarrage, il est presque plus important quil ny ait aucune onde de pression lors de larrt. Le dmarreur progressif doit freiner lentement le flux, freiner ensuite plus fortement puis freiner de nouveau lentement, avant la fermeture, de manire ce que le flux atteigne lentement la vitesse zro.

2.9.6

Conditions pour un dmarreur progressif pour pompe

En considrant que la hauteur de la colonne deau et la longueur de la conduite sont diffrentes pour toutes les installations, il est ncessaire de programmer le dmarreur progressif en fonction de chaque cas. Le dmarrage progressif doit sadapter chaque application de faon grer le dmarrage et larrt de manire optimale.

2.9.7

Domaines dapplication

Les dmarreurs progressifs avec le module de pompe sont cependant utiliss dans de si nombreux domaines que nous ne pouvons en citer ici que quelques uns : Alimentations en eau Installations de dcantation Brasseries / laiteries Chauffages distance Piscines Production de boissons et daliments Installations de chimie et de ptrochimie Industries minires Installations de soutirage de raffinerie Fabrication de papier Usinage du bois Technologie HLK

2.10

Options

Diffrentes options sont offertes pour les dmarreurs progressifs : Arrt progressif Commande de pompe Cycle pralable de dmarrage Freinage intelligent Arrt en 2 phases Cycle pralable de positionnement avec freinage

Ces options sont dcrites plus en dtail dans les catalogues des produits Allen-Bradley.

2.14


33.1

Convertisseur de frquenceGnralits

Lindustrie exige des vitesses de production toujours plus leves et des procds plus efficaces sont couramment dvelopps pour des installations de production toujours plus performantes. Les moteurs lectriques sont des lments importants de ces installations. Pour cette raison, diffrentes mthodes pour faire varier la vitesse des moteurs asynchrones courant alternatif ont t dveloppes. La plupart de ces mthodes impliquent de grandes pertes de puissance ou des investissements importants. Avec le dveloppement des convertisseurs de frquence les moteurs courant alternatif conventionnels peuvent tre utiliss avantageusement pour des vitesses variables. Un convertisseur de frquence est un appareil lectrique qui, en transformant la frquence et la tension en grandeurs variables, commande la vitesse des moteurs courant alternatif. Le moteur peut fournir alors un couple lev toutes les vitesses.

3.2

Construction

Principe de construction

Le convertisseur de frquence peut tre subdivis en trois parties principales. Le redresseur : Le redresseur est raccord au rseau de courant alternatif et il fournit une tension continue pulse. Circuit intermdiaire : Le circuit intermdiaire stocke et lisse la tension continue pulse. Onduleur : A partir de la tension continue, londuleur gnre de nouveau un courant alternatif, avec la frquence et la tension voulues. Le moteur est connect la sortie de londuleur. Circuit de commande : Llectronique du circuit de commande peut recevoir et envoyer des signaux de, et en direction du redresseur, du circuit intermdiaire et de londuleur. Les signaux sont gnrs et exploits par un microprocesseur intgr dans lappareil.

3.1


3.2.1

Redresseur de tension rseau

Redresseurs de tension rseau Le redresseur se compose dun circuit en pont qui redresse la tension du rseau. La tension continue ainsi produite correspond toujours la valeur de pointe de la tension de _ rseau connecte (Ue x v 2). La grande diffrence entre un circuit en pont monophas et un circuit en pont triphas est la tension continue pulse engendre. Dans la pratique, pour des raisons de cot, on prfre la version monophase pour des entranements de petite puissance (jusqu environ 2,2 kW). Pour des puissances plus importantes, cette version nest pas approprie pour les raisons suivantes : Le pont monophas reprsente une charge pour le rseau. Londulation de la tension continue est beaucoup plus importante que pour lexcution triphase. Pour cette raison, le condensateur du circuit intermdiaire doit tre plus fortement dimensionn. Le redresseur du convertisseur de frquence comprend soit des diodes, soit des thyristors. Le redresseur avec diodes est appel un redresseur commutation naturelle et celui avec des thyristors, un redresseur commutation force. Les ponts avec diodes sont utiliss pour des puissances de moteur allant jusqu environ 22 kW.

3.2.1.1 Reprsentation de principe de la tension continue pulse

Redresseurs de tension rseau

3.2


3.2.2

Circuit intermdiaire

Circuit intermdiaire courant continu Le circuit intermdiaire peut tre considr comme un accumulateur dans lequel le moteur puise son nergie, en passant par londuleur. Le condensateur C du circuit intermdiaire stocke lnergie ct rseau, ce qui ncessite une capacit importante. Le moteur connect au convertisseur de frquence soutire lnergie du circuit intermdiaire, ce qui dcharge partiellement le condensateur. La dcharge du condensateur ne peut se produire que si la tension du rseau est plus leve que la tension du circuit intermdiaire. Lnergie est ainsi tire du rseau lorsque la tension du rseau est au voisinage de son maximum. Des pointes de courant sont gnres et elles sadditionnent avec plusieurs convertisseurs de frquence connects en parallle. Pour cette raison, pour des puissances plus grandes ( partir denviron 5,5 kW), une self est monte dans le circuit intermdiaire. Cette self sert rduire la dure de flux du courant du ct rseau et elle diminue ainsi les pointes de courant.

3.2.3

Onduleur

Onduleur IGBT Londuleur est le dernier lment du convertisseur de frquence avant le moteur. (Pour des entranements avec plusieurs moteurs, une protection supplmentaire avant le moteur est ncessaire). Il change le courant continu en courant alternatif avec une frquence et une tension variables. Diffrents semi-conducteurs de puissance sont utiliss : GTO (Gate Turn Off Thyristor thyristor blocable), FET (Field Effect

3.3


Transistor - transistor effet de champ), IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistor transistor bipolaire grille isole). Les convertisseurs de frquence modernes sont quips la plupart du temps avec des transistors IGBT. La nouvelle gnration de ces semi-conducteurs permet de grer des puissances allant jusqu environ 350 kW. Comment peut-on maintenant passer dun rseau de tension continue un rseau de tension alternative avec tension et frquence variables? Les lments de construction de londuleur travaillent comme des commutateurs (commands par microprocesseur) et selon la frquence, ils commutent la tension ngative et la tension positive sur les enroulements du moteurs. La variation de frquence et de tension se fait dans la plupart des convertisseurs de frquence avec la modulation dimpulsions en dure MID (MLI).

3.2.3.1 Reprsentation de principe de la modulation dimpulsions en dure

Modulation dimpulsions en dure

3.3 3.3.1

Rgimes de fonctionnement Relation frquence - tension

Caractristique U/f En raccordant directement le moteur au rseau dalimentation, on obtient les relations de fonctionnement idales pour le moteur. En faisant varier la tension, le convertisseur de frquence garantit une bonne approche de ces relations.

3.4


En standard, il y a une caractristique U/f de 0 50 Hz, resp. 400 V. Lorsque la frquence augmente plus de 50 Hz la tension naugmente plus (tension du rseau). Le moteur ne peut pas dvelopper la puissance nominale et il ne peut donc plus tre sollicit pleine charge.

Caractristique U/f Pour que la frquence limite (normalement 50 Hz) soit plus leve, le moteur doit tre dimensionn autrement. 230V - 50 Hz et 380 V - 87 Hz sont des rapports tension frquence normaliss. Le moteur peut ainsi travailler avec la puissance nominale jusqu 87 Hz.

3.3.2

Accentuation de tension ou boost

Accentuation de tension La relation linaire U/f est trs mauvaise pour une petite frquence (< 5 Hz). Le moteur ne dveloppe presque plus de couple, de sorte quil sarrte. Pour viter cela, il faut appliquer une accentuation de tension ou boost pour des petites vitesses. Pour ce faire, plusieurs possibilits sont disposition de lutilisateur selon chaque convertisseur de frquence: Auto-boost : Laccentuation de tension est dtermine par le logiciel du convertisseur de frquence. Ce type de boost recouvre la plus grande partie des applications.

3.5


Boost DC : Une tension fixe est superpose la caractristique U/f. Avec ce rglage, le couple moteur maximal peut tre dvelopp. Il faut cependant observer que dans ce cas, le courant moteur est relativement lev.

3.3.3

Compensation du glissement

Compensation du glissement

Lorsquun moteur asynchrone est charg, sa vitesse diminue et le glissement augmente. Si cette diminution de vitesse est indsirable, le convertisseur de frquence permet une compensation de glissement. Cest--dire que le convertisseur de frquence augmente automatiquement la frquence de sortie de manire ce que la vitesse ne diminue pas. Normalement, cette compensation permet dobtenir une prcision de vitesse de lordre de 0,5%.

3.3.4

Valeur de consigne

La valeur de consigne dfinit la frquence de sortie et donc la vitesse du moteur. La valeur de consigne peut tre prise en compte par le convertisseur de frquence de diffrentes manires : au moyen dun potentiomtre (normalement 10 kOhm) au moyen dun signal analogique (0 10V ou 4 20 mA) au moyen dune interface srielle au moyen dun rseau de communication

Il est galement possible de programmer diffrentes valeurs de frquence donnes dans le convertisseur de frquence et de les activer selon besoin au moyen dentres digitales.

3.3.5

Compensation

Dans le circuit du moteur circulent des courants ractif et actif. Le courant ractif oscille entre la capacit du circuit intermdiaire et linductance du moteur et il ne charge donc pas le rseau. Du ct rseau, seules la puissance relle, les pertes de lentranement et les pertes du convertisseur de frquence sont tires. Le cos phi du courant de rseau est donc proche de 1. Dans la plupart des cas, une compensation de lentranement peut tre vite.

3.6


3.3.6

Protection moteur

Les convertisseurs de frquence comportent dhabitude une protection lectronique de moteur intgre. Une protection supplmentaire nest en principe pas ncessaire. Elle est prvue pour des applications spciales, comme par exemple pour un convertisseur de frquence alimentant plusieurs moteurs. Sur une installation appele travailler rgulirement basse vitesse, le ventilateur dun moteur standard (mont sur laxe du moteur) ne garantit pas un refroidissement optimal des enroulements. Dans ce cas, un ventilateur extrieur doit tre install. Pour une protection maximale, des sondes de temprature comme par exemple des thermistors (PTC) doivent tre incorpors dans les enroulements du moteur.

3.3.7

Changement du sens de rotation et freinage

Comme dans un convertisseur de frquence le champ tournant est gnr lectroniquement, il suffit dune instruction de commande pour changer le sens de rotation. Lorsque le moteur tourne, si la frquence est rduite, le rotor tourne alors plus vite que le champ tournant. Le moteur tourne en rgime sur-synchrone et fonctionne comme un gnrateur. De lnergie provenant du moteur est stocke dans le circuit intermdiaire du convertisseur de frquence. Seule une nergie limite peut tre dissipe de sorte que lnergie en excs entrane une augmentation de tension. Si la tension dpasse une certaine valeur, le convertisseur de frquence se met hors circuit. Pour viter cela, lnergie doit tre dissipe, ce qui peut tre ralis de diffrentes manires.

Modulateur de freinage

Modulateur de freinage : Lnergie est limine par une rsistance, au moyen de llectronique. Retour : Lnergie est de nouveau stocke dans le rseau au moyen dun onduleur spar.

3.7


Bus courant continu: En prsence de plusieurs moteurs entrans par des convertisseurs de frquence dont les circuits intermdiaires sont connects ensemble, lnergie restitue par le freinage des uns est utilise pour le fonctionnement des autres.

3.4

Avantages du convertisseur de frquence

Economie dnergie : Lnergie est conomise car le moteur tourne avec une vitesse correspondant son besoin momentan. Ceci est particulirement valable pour les pompes et les ventilateurs. La consommation de courant est galement moindre pour une vitesse plus faible et un couple plus lev. Optimisation des processus : Ladaptation de la vitesse au processus de production apporte plusieurs avantages tels que production efficace et utilisation optimale des installations. La vitesse peut tre adapte de manire optimale des conditions spciales. Fonctionnement souple du moteur : Le nombre de dmarrages et darrts est rduit. On vite ainsi une sollicitation importante inutile des pices mcaniques. Frais dentretien rduits : Le convertisseur de frquence ne ncessite aucun entretien. Environnement de travail amlior : La vitesse dun convoyeur peut tre adapte la vitesse de travail. Des dmarrages et des arrts plus lents vitent que les produits transports soient jects de la bande.

3.5 3.5.1

Perturbations frquence radio Gnralits

Tout courant et toute tension qui scarte de la forme sinusodale propre comporte des oscillations harmoniques. Leur frquence dpend de la raideur du gradient de courant ou de tension. Si, par exemple un contact est ferm, le courant augmente soudainement (avec une pente trs raide) de zro jusqu la valeur nominale. Dans une radio, ceci est peru comme un grsillement. Une impulsion de bruit isole nest pas perue comme perturbatrice. Comme les semi-conducteurs dun convertisseur de frquence fonctionnent comme des contacts, ces lments envoient des tensions perturbatrices de frquence radio. A cause de la frquence de commutation relativement leve (2 8 kHz environ), les autres appareils lectroniques sont perturbs.

3.8


Les perturbations radio (RFI: Radio Frequency Interferences) sont dfinies comme des oscillations avec une frquence entre 150 kHz et 30 MHz. Elles sont propages par les conducteurs ou par rayonnement. Limportance des perturbations dpend de diffrents facteurs : Les diffrences dimpdance dans le rseau dalimentation La frquence de commutation de londuleur La frquence de la tension de sortie La construction mcanique du convertisseur de frquence

3.5.2

Normes

Norme RFI

Dans diffrents pays, il existe des normes pour dterminer la valeur admissible des perturbations radio par appareil. En considrant les diffrentes normes, on voit que la plupart sont identiques. Fondamentalement deux niveaux sont dtermins: une courbe pour les excutions industrielles (EN 50081-2) et une autre courbe pour les usages professionnels (EN 50081-1).

3.9


3.5.3

Mesures correctives

Les perturbations radio sont normalement vhicules par rayonnement ou par les conducteurs. Les mesures correctives ne sont alors efficaces que si elles sont incluses dans les prescriptions dinstallation. Il faut particulirement faire attention au dimensionnement du raccordement la terre. Le convertisseur de frquence et le filtre doivent tre fixs sur la mme plaque de montage conductrice. Rayonnement : Si le convertisseur de frquence est intgr dans un botier mtallique mis la terre, le rayonnement ne pose alors pas de problmes. Conducteurs vers le convertisseur de frquence : Les normes strictes ne peuvent tre respectes que si un filtre RFI est install. Une bobine de circuit intermdiaire peut cependant suffire, rendant superflu lemploi dun filtre. Cbles moteur : Dans le cble du moteur, les perturbations radio peuvent aussi tre limites par un filtre RFI. Les filtres doivent cependant tre relativement importants et avoir une grande puissance de dissipation. Pour cette raison, il est habituel de limiter les perturbations radio dans les cbles au moyen dun blindage.

3.10

4 Comparaison des procds de dmarrage


Comparaison de procds de dmarrage pour moteurs cage normaliss (valeurs types)Etoile-triangle A transition fermefaible faible IA=0,33xIAD (1,32,7xIe) MA=0,33xMAD (0,51,0xMe) 2...15 s 15...60 s 10...40 s 20...60 s 2...10 s 2...20 s MA=~0,5xMAD (0,71,5xMe) typ. 0,25xMAD (0,40,8xMe) moyen moyenne IA=~0,5xIAD (24xIe) moyen faible moyenne typ. 0,5xIAD (24xIe) moyen faible typ. 0,5xIAD (24xIe) typ. 0,25xMAD (0,40,8xMe) 2...20 s pas utilis pour dmarrage svre

4.1Transformateur Renforc Dmarrage avec autotransform. Dmarrage avec bobines de self Dmarrage avec rsistances Impdance srie Moteurs spc. Dmarrage multi-vitessesfaible moyen faible moyenne IA=k2xIAD (k prise; typ. 80%; 65%; 50%) MA=k2xMAD (kprise; typ. 80%; 65%; 50%) 2...20 s moyen fort moyenne pleine IA=0,5...1xIAD selon moteur et commutation MA=0,5...1xMAD selon moteur et commutation 0,2...10 s 5...30 s

Direct

Dmarrage avec commande lectronique Dmarrage avec dmarreur progressif Dmarrage avec convertisseur de frquencefaible faible moyenne IA

démarrag des moteurs

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