Que signifie inverter ?

Pour le moteur des machines-outils que sont les tours et les fraiseuses, chez Heller nous utilisons une technologie de grande qualité pour obtenir d’excellents résultats. L’un des composants essentiels de nos équipements est le variateur ou inverter. Savez-vous ce que signifie inverter et comment il fonctionne ?

Qu’est-ce qu’un variateur de fréquence VFD ?

Les variateurs de fréquence sont connus sous le nom de VFD d’après le sigle anglais Variable Frequency Drive ; on peut aussi les désigner par AFD ou Adjustable Frequency Drive. Il s’agit d’un dispositif qui permet de contrôler la vitesse de rotation des moteurs à courant alternatif (AC), en régulant la fréquence fournie à ce moteur. Précisons que le variateur de fréquence est un type de variateur de vitesse, qui est chargé de choisir, comme son nom l’indique, la vitesse à laquelle fonctionnera une machine-outil.

Comme la tension peut varier en même temps que la fréquence, on les appelle parfois drivers VVVF (variateur de tension, variateur de fréquence). Il est possible que, dans l’industrie, vous ayez entendu le nom variateur, mais aussi microdriver ou inverter. Que signifie ce dernier ? Il s’agit du même terme, mais en français il signifie onduleur.

Avec ces dispositifs, l’opérateur peut régler la vitesse, ainsi que le sens de rotation du moteur électrique de la machine-outil. Ils permettent aussi de contrôler la vitesse, le temps de démarrage et, de plus, ce sont des éléments très recommandés pour protéger le moteur. Grâce à son installation facile et à son entretien réduit et son grand rendement, vous pouvez le trouver sur nos tours et fraiseuses.

Avant de monter un inverter sur nos équipements, nous tenons compte du type de moteur qui sera raccordé à ce variateur. Le choix dépend de la tension du moteur ainsi que de sa puissance.

Que signifie inverter : avantages du variateur de fréquence

Pourquoi est-il conseillé d’installer un variateur ou un convertisseur sur les machines-outils ? En règle générale, ces dispositifs sont recommandés sur tous les équipements, car ils permettent de raccorder des moteurs triphasés 220 V à des courants monophasés. De plus, ils sont faciles à utiliser et permettent de contrôler la vitesse du moteur ainsi que le débit et la pression. Grâce à ces dispositifs, il est possible de corriger le facteur de puissance du moteur et ils permettent un démarrage progressif des moteurs.

Par ailleurs, ils permettent de réaliser des économies d’énergie, réduisent la température des équipements et entraînent une maintenance moindre pour les appareils qui y sont raccordés.

Principe de fonctionnement

Pourquoi un inverter présente-t-il de grands avantages pour l’industrie ? Cela tient au principe de fonctionnement du dispositif. Tous les variateurs de fréquence obéissent aux mêmes principes. La vitesse synchrone des moteurs à courant alternatif est déterminée par la fréquence alternative fournie au moteur ainsi que par le nombre de pôles du stator.

La vitesse du moteur se mesure en tours par minute (tr/min) et se calcule selon une formule. Le nombre de tr/min est égal à 120 multiplié par la fréquence d’alimentation en courant alternatif et divisé par le nombre de pôles. Sur les moteurs synchrones et asynchrones, ces pôles peuvent être 2, 4, 6 et 8. Il est ainsi possible d’obtenir des vitesses de 3 000, 1 500, 1 000 et 750 tr/min (sur moteurs synchrones à 50 Hz).

Sur les moteurs asynchrones, le nombre de tr/min est légèrement inférieur, ce qui est dû à l’asynchronisme lui-même. Il existe alors un décalage entre les tr/min du rotor et ceux du champ magnétique.

Comment change-t-on la fréquence ? C’est très simple, car il suffit de modifier le rapport cyclique entre les temps ON et OFF d’une onde carrée périodique. La valeur moyenne de la tension varie donc entre le maximum et le minimum. Pour pouvoir effectuer ces changements, l’inverter est équipé de ce que l’on appelle des interrupteurs électroniques de commutation IGBT. Ce sont des transistors bipolaires à grille isolée qui fonctionnent comme des interrupteurs. Lorsqu’ils s’ouvrent et se ferment par l’intermédiaire d’un logiciel spécifique, il est possible d’obtenir un signal sinusoïdal. La variation du rapport cyclique des ondes carrées produit des ondes sinusoïdales de fréquence f (mesurée en Hz).

Composants du convertisseur de fréquence

Maintenant que vous savez ce que signifie inverter, vous devez connaître les composants de ces convertisseurs ou variateurs. Ils se composent généralement d’un moteur, d’un contrôleur et d’une interface opérateur.

• Le moteur du variateur est généralement triphasé, bien que certains soient monophasés.
• Contrôleur. Il est composé de dispositifs de conversion à semi-conducteurs. Ceux-ci permettent de convertir l’énergie d’entrée en CC. Pour cela, ils utilisent un pont redresseur. C’est ainsi que l’énergie intermédiaire est convertie en un signal quasi sinusoïdal de courant alternatif par le circuit onduleur à commutation.
• Interface opérateur. C’est la partie du convertisseur qui permet d’établir une liaison fonctionnelle entre le système, c’est-à-dire une liaison entre le convertisseur et le moteur. Grâce à cette partie, il est possible d’effectuer l’échange d’informations entre le dispositif et le moteur.