Installation électrique et logicielle

Choix du variateur

Aujourd'hui, quasiment tous les variateurs intègrent les lois scalaire et vectorielle, ainsi qu'un mode 'intelligent' avec une nuance sur la dénomination (vive le marketing !)...
La puissance : le variateur doit supporter au minimum la puissance nominale du moteur !
Sachant que si ce paramètre est à renseigner, la majorité des variateurs accepte des puissances de moteur jusqu'à 10 fois moindres (qui peut le plus, peut le plus souvent le moins !)...
Toutefois, pour des raisons de cohérence et économies d'énergie on évite un facteur supérieur à 2.
Enfin, tout comme on peut déclasserIl existe des classes de moteur, cycle de fonctionnement (80%, 100%...), conditions (température maximale...)
Ainsi, un moteur prévu pour fonctionner à 100% à sa puissance nominale ne l'accepte que pour une température ambiante maximale donnée. Une solution dans des conditions difficiles (température...) consiste à utiliser un moteur plus puissant (ex : 100 kW pour un besoin de 50 kW). L’inconvénient principal, outre le surcoût et l'encombrement, réside dans une perte de rendement énergétique... un moteur, on peut déclasserLa taille des dissipateurs thermiques du variateur est calibrée pour sa puissance, là aussi dans des conditions de températures maximales, ce qui oblige souvent à climatiser les salles équipées de convertisseurs.
Lorsque cela s'avère insuffisant ou problématique, on peut déclasser un variateur en choisissant là aussi un modèle supérieur en puissance. un variateur pour un usage sévère !

Le monobloc : tout en un !

Avantages

• Compacité maximale
• Consignation électrique évidente : pas d'erreur d'identification !
• Peu de souci en CEM, blindage naturel, câbles transportant le signal MLI inaccessibles car enfermés et blindés.

Inconvénients

• Durées de vie quelquefois liées...
• Disponibilité matérielle bien moindre
• Surcoût du fait d'une diffusion plus faible quantitativement

Dissipation thermique

Si le rendement des convertisseurs de fréquence ne cesse de s'améliorer, dépassant les 90%, il engendrent un échauffement de l'air ambiant et leur puissance nominaleComme vu juste avant, le choix d'un modèle supérieur peut intervenir... n'est vraie que pour une température ambiante donnée...
Dans tous les cas, pour veiller à une bonne dissipation thermique, il faut prendre en compte la convection naturelle de bas en haut, (plus léger l'air chaud monte), et de placer verticalement le variateur ou de mettre en oeuvre une ventilation forcée.
Enfin, veillez à nettoyer régulièrement les ailettes du dissipateur, la poussière étant un trop excellent isolant thermique !

Protections

Le variateur intégrant toutes les protections moteur, seul un magnéto-thermique classique courbe C est à prévoir en amont. L'intensité nominale est fonction de I nominal moteur, des rendements et du THDTotal Harmonic Distorsion (de 40 à + de 80%), se référer à la documentation.
Il est possible de piloter 2 moteurs en parallèle avec un seul variateur, auquel cas on installera une protection magnétique et un thermique entre la sortie commune du variateur et chaque moteur ainsi piloté.

DDR, différentiel :

Lorsqu'un différentiel trop sensible est installé, celui-ci peut subir des déclenchements intempestifs à cause du filtre CEM EMI ou RFILui aussi possède plusieurs noms : filtre anti EMI ou RFI (ElectroMagnetic Interference ou Radio-Frequency Interference).
De par ses constituants LC (inductances et condensateurs), il renvoie à la masse, et donc souvent à la terre (suivant le schéma de liaison à la terre), une bonne partie des parasites HF, créant ainsi des courants de fuite pouvant déclencher la protection...

Deux moyens de s'en préserver si l'on est contraint d'installer un différentiel (ex : 30 mA) :

1. Le désactiverBien que peu recommandée, cette solution est offerte notamment aux écoles et centres de formation où la pollution électromagnétique est moins 'problématique'.
   Il s'agît d'un 'jumper' ou d'un 'strap' accessible assez facilement, voire désormais d'un simple paramètre disponible en programmation dans le menu ou 'setup' du variateur... : attention aux perturbations !
2. Choisir un modèle haute immunité 'HI'

Les bonnes pratiques :

Le câble reliant moteur et variateur va servir d'antenne et transmettre le découpage MLI parasite tout alentours... Pour limiter ce phénomène 3 solutions, cumulables, s'offrent à nous :
Raccourcir au maximum
Avec le monobloc : plus aucun câble transportant de la MLI ! ce câble ; le blinderMais le faire correctement comme ici : presse-étoupe blindé, tresse reliée de manière 'étanche'...

Plus onéreux et pouvant poser des soucis au delà de 10 à 50 mètres suivant les équipements :
La capacité d'un câble blindé se comporte comme une charge pour le variateur de par son impédance capactitive en HF : la fréquence de découpage..., ajouter un filtre en sortie :

Avantages du filtrage :

• Installé en sortie il amoindrit (très fortement pour le LC sinus) le rayonnement dans le câble de liaison avec le moteur !
• Résout la limite de distance dans le cas d'utilisation d'un câble blindé (filtre L)
• Le filtre LC rend l'utilisation d'un câble blindé facultative

Inconvénients du filtre LC :

• Le coût d'un filtre (notamment LC sinus) est souvent supérieur à celui du variateur
• Une perte de puissance pouvant atteindre 5 à 10% avec le filtre LC sinus

Le pilotage, les entrées sorties

Les bus de terrain pour en citer quelques-uns :

• Ethernet et Wifi Industriel
• Profibus, Modbus, CAN VAN...

Sont les moyens modernes de supervision, paramétrage et première maintenance à distance.
Mais surtout, il permettent de relier automates, variateurs, capteurs...
Le tout sans fil ou avec un simple câble ce qui offre une très grande souplesse lors de changement de configuration !

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Plus traditionnelement, il est possible d'utiliser les entrées et sorties analogiques ou TORTout Ou Rien ou numérique (binaire :0 ou 1) du variateur :

• Les fonctions des entrées analogiques sont paramétrables :
  Vitesse, régulation... Et configurables : 0/10 Vcc ou 4/20 mA
  Par exemple, l'entrée analogique 1 peut directement recevoir le curseur d'un potentiomètre raccordé par ailleurs entre le 10 Vcc du variateur et son 0 V : sa masse.
• Les entrées et sorties TOR sont paramétrables et affectables
  On peut les affecter à une mise en marche, arrêt, changement de sens, calage sur une vitesse prédéfinie...
  Pour les sorties : voyant, information vers API (Automate Programmable Industriel)...

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De la plus simple application avec de 'vulgaires' interrupteurs et potentiomètres, à la plus complexe... Le variateur de vitesse offre des possibilités immenses !

Pour revenir sur le mode maître/esclave :
Deux variateurs reliés peuvent piloter les 2 moteurs aux extrémités d'un tapis roulant afin de maintenir ce dernier en tension mécanique et éviter tout jeu, toute vibration et à-coup !

Un mot sur les paramètres

Paramétrage :

Chaque constructeur utilise sa propre ergonomie, les menus, leur disposition, le terme exact utilisé pour tel et tel paramètre peut varier mais les fondamentaux sont identiques (ouf !).
La documentation du fabricant est l'outil indispensable ! On commence par vérifier les paramètres usine et l'affectation des entréesLorsqu'un automate ou un simple pupitre de contrôle est utilisé, il faut indiquer quelle commande est affectée à quelle entrée du variateur. En cas de remplacement, on pourra télécharger la configuration. Ensuite on insère les paramètres moteurType de moteur (asynchrone, synchrone...), puissance, vitesse, intensité....

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Remplacement :

Le remplacement à l'identique peut s'avérer très rapide ! Lorsque les paramètres du variateur sont sauvegardés : il suffit de les ré-insérer ! (en fonction des marques : carte à puce, logiciel, console, clé USB voire désormais un devenu banal smartphone !)

Initialisation :

Le mode vectoriel requière le lancement de la procédure d’initialisation. Celle-ci s'effectue en statique (moteur à l'arrêt) mais aussi souvent en mode dynamique !

Note : le mode scalaire peut aussi requérir une initialisation ; voir la documentation.

Dans tous les cas, l'ergonomie s'améliore et les consoles avec lignes d'affichages ont avantageusement remplacé les peu pratiques afficheurs lumineux 7 segments... Elles sont à leur tour remplacées par l'utilisation, bien plus rapide pratique et intuitive, d'un simple smartphone avec la bonne application !