Fonction Distribuer – Variateurs de Vitesse Industriels Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE

Fonction Distribuer – Variateurs de Vitesse Industriels Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE

Fonction Distribuer – Variateurs de Vitesse Industriels
Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE

Objectifs : Comprendre le principe de fonctionnement, les caractéristiques techniques et les applications des variateurs de vitesse dans les systèmes industriels.

1. Principes Fondamentaux

1.1 Définition et rôle

Dispositif électronique permettant de faire varier la vitesse d’un moteur électrique en agissant sur :

  • La fréquence (pour les moteurs asynchrones)
  • La tension d’alimentation
  • Le courant absorbé
Schéma bloc
Réseau → RedresseurBus DC
    ↓ Onduleur → Moteur

1.2 Caractéristiques techniques

Paramètre Plage typique Unité
Plage de fréquence 0-400 Hz
Tension d’entrée 200-600 V AC
Rendement 95-98 %

2. Structure des Variateurs

2.1 Architecture interne

Redresseur
AC → DC
Filtre
Lissage
Onduleur
DC → AC variable
Contrôleur
PWM

Chaîne de conversion d’énergie d’un variateur

2.2 Principe PWM

Modulation de Largeur d’Impulsion :

  • Fixe la fréquence de commutation (2-15kHz)
  • Varie le rapport cyclique α
  • \( V_{moy} = α \times V_{max} \)
_____|‾‾‾‾|_____|‾‾‾‾|_____ (α=50%)
___|‾‾‾|___|‾‾‾|___|‾‾‾|___ (α=33%)

3. Applications Industrielles

3.1 Domaines d’utilisation

Ventilation

  • Contrôle de débit
  • Économie d’énergie

Convoyeurs

  • Variation de vitesse
  • Démarrage progressif

Pompes

  • Régulation de pression
  • Anti-coup de bélier

4. Exercices Pratiques

Exercice : Dimensionnement

Un variateur pilote un moteur asynchrone 400V/7,5kW avec un facteur de puissance de 0,82.

  1. Calculer le courant nominal \( I_n \)
  2. Choisir le variateur (gamme : 10A, 15A, 20A, 30A)
  3. Calculer l’économie sur 1 an pour 4000h à 0,1€/kWh si η=95%

5. Synthèse

Avantages des variateurs :

  • Économie d’énergie (jusqu’à 60%)
  • Contrôle précis de la vitesse
  • Protection des moteurs
  • Intégration automatisée

Les variateurs de vitesse sont des composants clés pour l’efficacité énergétique des systèmes industriels.


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