LA DIFFÉRENCE ENTRE UN MOTEUR RÉGULIER ET UN MOTEUR À FRÉQUENCE VARIABLE
Il existe des différences significatives entre les moteurs ordinaires et les moteurs à fréquence variable sur plusieurs aspects, principalement reflétés dans les éléments suivants :
1. Différence de prix : cela est évident pour tout le monde. Les moteurs à fréquence variable sont environ 50 % plus chers. Ils ont une plus grande capacité d’adaptation aux changements de fréquence, alors que les moteurs ordinaires ne peuvent fonctionner qu’à une fréquence fixe. En dessous de 35 Hz ou au-dessus de 60 Hz, les moteurs ordinaires peuvent griller. Les moteurs à fréquence variable ont une plus grande variabilité et gèrent des charges de travail plus lourdes, nécessitant des conceptions plus complexes et des matériaux plus -performances, ce qui entraîne généralement un prix plus élevé. Les moteurs ordinaires sont relativement moins chers.
2. Systèmes de refroidissement : Le ventilateur de refroidissement d'un moteur ordinaire est connecté à l'arbre du moteur et s'appuie sur la rotation du moteur pour entraîner le ventilateur. Par conséquent, à basse vitesse, une capacité de refroidissement insuffisante peut entraîner une surchauffe et un grillage. Dans un moteur conventionnel, le ventilateur et le moteur sont connectés coaxialement. Plus le moteur tourne vite, plus le ventilateur tourne vite ; à l’inverse, plus le moteur tourne lentement, plus le ventilateur tourne lentement. En effet, à basse fréquence et à basse vitesse, le ventilateur ne peut pas fournir un débit d'air suffisant, ce qui entraîne une surchauffe du moteur. Dans un moteur à fréquence variable, à mesure que la vitesse diminue, le débit d'air de refroidissement diminue proportionnellement au cube de la vitesse, ce qui entraîne une dissipation thermique insuffisante et une augmentation rapide de la température, ce qui rend difficile l'obtention d'un couple de sortie constant. Les moteurs à fréquence variable, quant à eux, sont équipés de ventilateurs de refroidissement indépendants et sont entraînés par des moteurs indépendants, fournissant un débit d'air constant et résolvant efficacement le problème de dissipation thermique.
3. Différentes classes d'isolation : les moteurs conventionnels utilisent généralement une isolation de classe B, qui peut résister à des surtensions et à des températures relativement basses. Les moteurs à fréquence variable doivent cependant fonctionner à des fréquences plus élevées et sur une plage de vitesse plus large. La fréquence la plus élevée qu’un moteur à fréquence variable peut atteindre est d’environ 100 Hz, voire plus. Par conséquent, ils subissent des surtensions de courant importantes, nécessitant une isolation de classe F ou des matériaux d'isolation encore plus élevés pour résister aux dommages causés par les courants et tensions à haute fréquence-.
4. Les convertisseurs de fréquence génèrent des harmoniques de différentes fréquences pendant le fonctionnement. La tension et le courant font fonctionner le moteur dans des conditions de tension et de courant non sinusoïdales. Ces harmoniques d'ordre supérieur-augmentent les pertes du stator, les pertes du rotor, les pertes de fer et les pertes supplémentaires. L’augmentation la plus significative concerne les pertes de cuivre dans le rotor. Ces pertes augmentent la génération de chaleur du moteur, réduisent le rendement et diminuent la puissance de sortie. Alors que l'échauffement d'un moteur conventionnel est généralement plus élevé, la fréquence porteuse d'un convertisseur de fréquence, allant de plusieurs milliers à des dizaines de kilohertz, oblige les enroulements du stator du moteur à résister à un taux d'augmentation de tension très élevé, équivalent à l'application d'une surtension très forte au moteur. En utilisant des matériaux ordinaires, l'échauffement d'un moteur conventionnel est généralement augmenté de 10 % à 20 %, et l'isolation entre les spires du moteur est soumise à un test plus sévère. Par conséquent, il est crucial de renforcer l'isolation du moteur par rapport à la terre et entre les spires, en particulier compte tenu de la capacité du matériau isolant à résister aux surtensions.
5. Différentes capacités de charge électromagnétiques, tôles d'acier au silicium et matériaux d'enroulement : les moteurs ordinaires sont sujets à la saturation des circuits magnétiques pendant le fonctionnement, limitant leurs performances pendant le fonctionnement à fréquence variable. Les moteurs à fréquence variable, en augmentant la charge électromagnétique, en utilisant davantage de tôles d'acier au silicium et en employant des tôles et des enroulements en acier au silicium de meilleure qualité et plus fins, empêchent la saturation des circuits magnétiques, leur permettant de fournir un couple élevé à basse vitesse et d'améliorer les performances et l'efficacité du moteur.
6. Le bruit électromagnétique harmonique diffère des vibrations : lorsque les moteurs ordinaires sont alimentés par des convertisseurs de fréquence, les vibrations et le bruit provoqués par des facteurs électromagnétiques, mécaniques et de ventilation deviennent plus complexes. Les harmoniques de l'alimentation du variateur de fréquence interfèrent avec les harmoniques inhérentes aux composants électromagnétiques du moteur, créant diverses forces d'excitation électromagnétique et augmentant le bruit. Étant donné que les moteurs ont une large plage de fréquences de fonctionnement et une large plage de variation de vitesse, il est difficile pour les fréquences des diverses ondes de force électromagnétiques d'éviter les fréquences de vibration inhérentes aux composants structurels du moteur. Lorsque la fréquence de l’alimentation est basse, les pertes causées par les harmoniques supérieures dans l’alimentation sont plus importantes.
7. Structure mécanique :** Les moteurs à fréquence variable (VFD) ont des roulements plus solides, leur permettant de s'adapter à une plus large gamme d'applications, tandis que les moteurs ordinaires ont des roulements relativement plus faibles. Les moteurs VFD ont des exigences plus élevées en matière de contrôle des vibrations et du bruit. La rigidité des composants du moteur et de la structure globale doit être pleinement prise en compte, et la fréquence naturelle doit être maximisée pour éviter la résonance avec diverses ondes magnétiques. Pour les moteurs d'une capacité supérieure à 160 kW, les moteurs VFD doivent utiliser des mesures d'isolation des roulements. Cela est principalement dû au fait que l'asymétrie du circuit magnétique génère un courant d'arbre qui, lorsqu'il est combiné avec le courant généré par des composants haute fréquence -, augmente considérablement le courant d'arbre, entraînant des dommages aux roulements. Des mesures d’isolation sont donc généralement nécessaires. Pour les moteurs VFD à puissance constante avec des vitesses supérieures à 3 000 tr/min, une graisse spéciale -résistante aux températures élevées doit être utilisée pour compenser l'augmentation de température dans les roulements.
8. Performances de régulation de vitesse : les moteurs ordinaires ont une vitesse fixe, nécessitant un équipement de réglage externe pour la modifier. La vitesse des moteurs ordinaires est fixée par la fréquence du réseau. Les moteurs VFD, quant à eux, peuvent obtenir des changements de vitesse en douceur sur une plage de vitesse plus large, répondant aux besoins de différentes conditions de fonctionnement, et possèdent des fonctions de démarrage progressif-et de freinage rapide. Les moteurs VFD prennent en charge la régulation de vitesse en continu de 0 à 100 %. Performances de régulation de vitesse : les moteurs ordinaires ont une vitesse fixe, nécessitant un équipement de réglage externe pour modifier la vitesse. La vitesse des moteurs ordinaires est fixée par la fréquence du réseau, tandis que les moteurs VFD peuvent obtenir des changements de vitesse en douceur sur une plage plus large, répondant aux besoins de différentes conditions de fonctionnement, et disposent de fonctions de démarrage progressif et de freinage rapide. Les moteurs VFD prennent en charge une régulation de vitesse continue de 0 à 100 %.
9. Stabilité opérationnelle : Les moteurs ordinaires entraînés par des convertisseurs de fréquence souffrent de graves interférences de rampe. Les moteurs à convertisseur de fréquence réduisent les différences de bruit et de tension de sortie grâce à une conception de batterie optimisée. Ils utilisent également des roulements spéciaux et des matériaux anti-anti-vieillissement, prolongeant leur durée de vie de 50 % par rapport aux moteurs ordinaires.
10. Différentes applications : les moteurs ordinaires conviennent aux applications nécessitant une stabilité à grande vitesse, un faible appel de courant de démarrage et un entretien facile, telles que les ventilateurs et les pompes. Les moteurs à convertisseur de fréquence, quant à eux, sont utilisés dans des applications nécessitant un contrôle de vitesse élevé, une efficacité de fonctionnement élevée et des économies d'énergie, telles que les machines-outils CNC, les ascenseurs, les machines textiles et les compresseurs.
