Les variateurs de vitesse

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                                       Variateur de vitesse

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Un variateur de vitesse est un équipement permettant de faire varier la vitesse d’un moteur, une nécessité pour de nombreux procédés industriels. 

En effet, la plupart des moteurs tournent à vitesse constante. Pour moduler la vitesse des équipements de procédé, on a longtemps eu recours à divers dispositifs mécaniques. 
Aujourd’hui, on fait surtout appel à des variateurs de vitesse électroniques.

Pour les procédés industriels exigeant une régulation précise de la vitesse, on a d’abord utilisé des moteurs à courant continu (CC) commandés par des variateurs électroniques à semi-conducteurs. Cette technique consistait à faire varier la vitesse proportionnellement à la tension. Étant donné la complexité de l’entretien des moteurs CC, les applications récentes n’utilisent que rarement ce système. 

Dans les premiers variateurs de vitesse électroniques à courant continu, le dispositif de commande utilisé était le thyristor, un dispositif vulnérable aux perturbations du réseau électrique. 

Depuis, l’électronique de puissance a fait des progrès considérables et on installe de plus en plus des variateurs de vitesse à fréquence variable avec des moteurs à courant alternatif. 

Ces variateurs de vitesse exploitent le plus souvent la modulation de largeur d’impulsion (MLI) et les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT).

Principe de base des variateurs de vitesse

Le variateur de vitesse est composé essentiellement :

• d'un redresseur qui, connecté à une alimentation triphasée (le réseau), génère une tension continue à ondulation résiduelle (le signal n'est pas parfaitement continu). Le redresseur peut être de type commandé ou pas,
• d'un circuit intermédiaire agissant principalement sur le "lissage" de la tension de sortie du redresseur (améliore la composante continue). Le circuit intermédiaire peut aussi servir de dissipateur d'énergie lorsque le moteur devient générateur,
• d'un onduleur qui engendre le signal de puissance à tension et/ou fréquence variables,
• d'une électronique de commande pilotant (transmission et réception des signaux) le redresseur, le circuit intermédiaire et l'onduleur.

Le variateur de vitesse est principalement caractérisé selon la séquence de commutation qui commande la tension d'alimentation du moteur. On a :

• les variateurs à source de courant (CSI),
• les variateurs à modulation d'impulsions en amplitude (PAM),
• les variateurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM/VVC)

Les avantages d'un variateur de vitesse

Le recours aux variateurs de vitesse offre plusieurs avantages: 

• démarrage progressif des moteurs réduisant les chutes de tension dans le réseau et limitant les courants de démarrage ; 
• amélioration du facteur de puissance ; 
• précision accrue de la régulation de vitesse ; 
• prolongement de la durée de service du matériel entraîné ; 
• diminution de la consommation d’électricité. 


De nouveaux variateurs de vitesse plus performants peuvent éviter l’interruption des procédés en cas de perturbation du réseau de courte durée.

Les inconvénients d'un variateur de vitesse 

Tous les variateurs de vitesse intégrant des dispositifs de commutation (diodes, thyristors, IGBT, etc.) forment une charge non linéaire qui engendre des courants harmoniques, sources de distorsion de l’onde (chute ou perturbation de la tension) dans le réseau électrique. 

Cette dégradation de l’onde peut perturber tant les équipements électriques du client que ceux du réseau électrique si aucune mesure d’immunité n’est prise. 

Par ailleurs, des résonances harmoniques peuvent également apparaître entre les variateurs de vitesse et les batteries de condensateurs. 

Les effets néfastes peuvent se manifester par la défaillance prématurée des équipements électriques (surchauffe des moteurs, des câbles et des transformateurs), par la dégradation de l’isolation des moteurs commandés ou par l’interruption des procédés (fusibles brûlés).

Voir aussi :