Chapitre VI : Les variateurs de vitesse I. Généralités De nombreux systèmes industriels entraînés par des moteurs électriques utilisent la variation de vitesse pour optimiser leur fonctionnement. Deux technologies permettent d'obtenir cette variation de vitesse : la technologie mécanique (boîte de vitesse, système poulies courroie, système pignonchaine, ...) la technologie électronique (convertisseur d'énergie). Les moteurs asynchrones : leur vitesse est proportionnelle à la fréquence d'alimentation. Les variateurs de vitesses sont des systèmes qui convertissent les caractéristiques d'une alimentation en fonction d'une consigne donnée. 1. Quadrant de fonctionnement Deux paramètres définissent le fonctionnement des moteurs. Ces deux paramètres sont le couple et la vitesse. Le couple dépend de la charge qui peut être entraînée ou entraînante. Le signe de la vitesse dépend du sens de rotation du moteur. 4 quadrants définissent les zones de fonctionnement : 2. Types de convertisseurs Il existe deux types de convertisseurs. Les convertisseurs unidirectionnels : Ils permettent le passage de l'énergie électrique uniquement du réseau vers le moteur. Les convertisseurs bidirectionnels : Ils permettent le passage de l'énergie électrique du réseau vers le moteur, lorsque celui-ci entraîne la charge et du moteur vers le réseau, lorsque la charge est entraînante. II. Les variateurs de vitesse 1. Présentation des variateurs de vitesse pour les moteurs asynchrone La fréquence de rotation d'un moteur asynchrone dépend de la fréquence d'alimentation du stator (f en Hz) et du nombre de paires de pôles (p) de celui-ci. Synoptique des variateurs pour moteurs asynchrones : ~ ~ 1 2 3 M ~ 4 1 Redresseur : il transforme la tension alternative sinusoïdale en tension redressée (unidirectionnelle). 2 Filtrage: il atténue ou élimine les phénomènes d'ondulation de la tension en sortie du redresseur. 3 Récupération: lors du freinage, l'inertie entraîne le rotor. Le moteur ne ralentit pas immédiatement, il se transforme alors en génératrice asynchrone. 4 Onduleur: il transforme une tension continue en une tension alternative de fréquence variable tout en maintenant le rapport U/f constant. 2. Variateur Altivar ATV320 a. Définition Le variateur Altivar Machine ATV320 est un variateur de vitesse pour moteurs asynchrones et synchrones triphasés de 0,18 à 15 kW. Il est conçu pour augmenter la disponibilité des machines et améliorer leurs performances tout en réduisant le coût total des machines. b. Contrôle moteur Les variateurs Altivar Machine ATV320 permettent le contrôle simple et efficace des moteurs asynchrones et synchrones. Ils offrent une précision de +/- 10 % du glissement du moteur en boucle ouverte avec moteurs asynchrones. c. Fonctions de sécurité Les variateurs Altivar Machine ATV320 intègrent cinq fonctions de sécurité : STO : Safe Torque Off (Suppression sûre du couple), SLS : Safely Limited Speed (Limitation sûre de la vitesse), SS1 : Safe Stop 1 (Arrêt contrôlé sûr), SMS : Safe Maximum Speed (Vitesse maximale sûre), GDL : Guard Door Locking (Interverrouillage de porte). Ces fonctions de sécurité sont configurées à l’aide du logiciel de configuration SoMove. De même ces fonctions permettent de simplifier la mise en œuvre des machines nécessitant un dispositif de sécurité complexe et d’améliorer les performances en cas de maintenance en réduisant le temps d’arrêt de la machine ou de l’installation. d. Logiciel de mise en service SoMove et outil de configuration Simple Loader et Multi-Loader Logiciel de mise en service SoMove Le logiciel de mise en service SoMove permet de configurer, de régler, d’effectuer la mise au point avec la fonction “Oscilloscope” ainsi que la maintenance des variateurs Altivar Machine ATV320, comme pour l’ensemble des autres variateurs et démarreurs Schneider Electric. Outil de configuration Simple Loader et Multi-Loader L’outil Simple Loader permet de dupliquer la configuration d’un variateur sous tension vers un autre variateur sous tension. L’outil Multi-Loader permet de copier des configurations à partir d’un PC ou d’un variateur et de les dupliquer vers un autre variateur ; les variateurs peuvent être hors tension. e. Types de variateur Altisar ATTS320 ATV320U11M2C 1- Bornier d’alimentation ATV320U11M2B 4- Couvercle de protection 2- Couvercle de protection 5- Bornier 3- Port de communication 6- Bornier puissance moteur amovible 7- Platine Les références qui se terminent par “B” indiquent que le produit est équipé d’un bloc contrôle Book. Pour le format Book, il est possible de monter plusieurs variateurs côte à côte pour permettre un gain de place. Les références qui se terminent par “C" indiquent que le produit à un bloc contrôle Compact et un format Compact. 3. Le variateur Altistart ATS48 a- Définition Encore appelé démarreur-ralentisseur Altistart 48 est un gradateur de tension qui permet de démarrer un moteur asynchrone triphasé à cage d’intensité nominale In par l’augmentation graduelle de la tension à ces bornes (de 0 à 400VAC) pendant une durée prédéterminée, la fréquence 50Hz restant fixe. b- Fonction Le démarreur-ralentisseur Altistart 48 (repère1) est livré prêt à l'emploi pour une application standard avec une protection moteur. Il comporte un terminal intégré (repère2), permettant de modifier les fonctions de programmation, de réglage ou de surveillance pour adapter et personnaliser l'application aux besoins du client. c- Critères de choix d’un Altisart 48 L'Altistart 48 doit être choisi en fonction de 3 critères principaux : La tension d’alimentation du réseau électrique, La puissance et le courant nominal de la plaque signalétique moteur, Le type d’application et le cycle de fonctionnement. Afin de simplifier le choix, définir les valeurs limites de courant et de cycle pour les services, les applications sont classées suivant 2 types : applications standard, En application standard l’Altistart 48 est dimensionné pour répondre à : un démarrage à 4 In pendant 23 secondes ou à 3 In pendant 46 secondes, en partant de l’état froid. un démarrage à 3 In pendant 23 secondes ou à 4 In pendant 12 secondes, un facteur de marche de 50 % et 10 démarrages par heure ou un cycle thermiquement équivalent. applications sévères. En application sévère l’Altistart 48 est dimensionné pour répondre à : un démarrage à 4 In pendant 48 secondes ou à 3 In pendant 90 secondes, en partant de l’état froid. un démarrage à 4 In pendant 25 secondes, avec un facteur de marche de 50 % et 5 démarrages par heure, ou un cycle thermiquement équivalent. d- Solutions de dialogue évolué PowerSuite Les solutions, avec Poket PC ou PC, autorisent la préparation de fichiers à télécharger dans les variateurs et les démarreurs. Le logiciel PowerSuite crée ses fichiers en assurant la cohérence des fonctions de configuration/réglage du produit entre elles. Pack Pocket PC pour PowerSuite Le pack Pocket PC est utilisable lors des phases de préparation, de programmation, de mise en service et de maintenance. Il comprend un Pocket PC et ses accessoires de raccordement. Le Pocket PC peut être utilisé : seul pour préparer et mémoriser des fichiers de configuration/réglages (batterie incorporée ou alimentation réseau), raccordé à un PC pour télécharger des fichiers de configuration/réglages, du Pocket PC vers le PC ou du PC vers le Pocket PC, raccordé au variateur ou au démarreur pour configurer, régler ou commander celui-ci, ou pour télécharger un fichier de configuration/réglages, du Pocket PC vers le produit ou du produit vers le Pocket PC. Atelier logiciel PowerSuite pour PC L'atelier logiciel PowerSuite permet la mise en service d'un variateur ou d'un démarreur à partir d'un PC dans un environnement Microsoft Windows 95, 98, NT4 ou 2000. Il peut être utilisé : seul pour préparer et mémoriser des fichiers de configuration du variateur ou du démarreur sur un support type disquettes, cédérom ou sur un disque dur. La configuration du variateur ou du démarreur peut s'éditer sur support papier ou être exportée vers des logiciels de bureautique. raccordé au variateur ou au démarreur pour configurer, régler ou commander celui-ci, ou pour télécharger un fichier de configuration/réglages, du PC vers le produit ou du produit vers le PC. La connexion se fait par liaison entre le connecteur du variateur ou du démarreur et le port série du PC. e- Précautions d’utilisation Ne pas utiliser l’Altistart 48 en amont de récepteurs autres que des moteurs (par exemple transformateurs ou résistances sont interdits). Ne pas raccorder des condensateurs de compensation du facteur de puissance aux bornes d’un moteur commandé par un Altistart 48.
