Un variateur de vitesse, également connu sous le terme de variateur de fréquence (VFD, Variable Frequency Drive), est un dispositif de commande électrique qui permet de réguler la vitesse et le couple d'un moteur électrique, généralement un moteur à courant alternatif (AC), en modifiant la fréquence et la tension d'alimentation du moteur.
Le principe technique de fonctionnement d'un variateur de vitesse repose sur la conversion de l'entrée électrique AC en une forme d'onde continue DC par un redresseur. Ensuite, cette forme d'onde DC est convertie en une sortie AC à fréquence variable par un onduleur. La fréquence de la tension de sortie détermine la vitesse du moteur, en suivant la relation qui lie la vitesse du moteur synchrone à la fréquence de l'alimentation électrique, selon la formule Ns = (120 * f) / p, où Ns est la vitesse synchrone en tours par minute (tr/min), f est la fréquence en hertz (Hz), et p est le nombre de pôles du moteur.
L'utilisation d'un variateur de vitesse présente plusieurs avantages et est particulièrement intéressante dans les situations suivantes :
1. Économie d'énergie : Les variateurs de vitesse sont utilisés pour faire fonctionner des moteurs à leur charge optimale, réduisant ainsi la consommation d'énergie, en particulier dans les applications où la demande varie, comme les systèmes de ventilation, de pompage ou de convoyage.
2. Contrôle de processus : Ils permettent d'ajuster précisément la vitesse des moteurs pour améliorer la qualité et l'efficacité des processus de production industriels.
3. Réduction de la charge mécanique : En démarrant les moteurs progressivement, les variateurs de vitesse réduisent les chocs mécaniques et l'usure des composants, prolongeant ainsi la durée de vie de l'équipement.
4. Diminution des pics de démarrage : Ils limitent les courants de démarrage élevés, qui peuvent causer des surcharges du réseau électrique et des chutes de tension.
5. Fonctionnalités avancées : Les variateurs de vitesse modernes intègrent des fonctions avancées telles que la communication avec des systèmes de contrôle automatisés (par exemple, via des protocoles de bus de terrain), la protection du moteur, et des algorithmes de commande sophistiqués.
Des produits tels que l'ABB ACS880 (avec une fonction de régénération d'énergie pour des économies supplémentaires), l'ABB ACS580 (conçu pour une large gamme d'applications à vitesse variable), ou le Eaton DE1 (qui offre une solution simple pour les actionneurs de faible puissance) sont des exemples de variateurs de vitesse qui peuvent être utilisés pour optimiser les performances des moteurs dans diverses applications industrielles et commerciales.
En résumé, l'utilisation d'un variateur de vitesse est particulièrement intéressante lorsque l'on cherche à améliorer l'efficacité énergétique, à contrôler avec précision la vitesse des moteurs dans les processus industriels, à réduire les contraintes mécaniques et électriques sur les équipements, et à bénéficier de fonctionnalités de contrôle avancées pour une intégration système optimale.
