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 → Redresseur → Bus 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.
- Calculer le courant nominal \( I_n \)
- Choisir le variateur (gamme : 10A, 15A, 20A, 30A)
- 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.
