21.11.2023
6 minutes
Possibilités d'application des convertisseurs de fréquence dans l'industrie
Les convertisseurs de fréquence jouent un rôle important dans l'industrie et le commerce. Ils servent à modifier la tension alternative provenant du réseau électrique et à l'adapter ainsi à la tâche à accomplir. Dans l'industrie, les convertisseurs de fréquence sont principalement utilisés pour commander des moteurs électriques.
Fonction principale des convertisseurs de fréquence
Les convertisseurs de fréquence dans l'industrie servent à transformer la tension alternative uniforme. Ainsi, ces composants transforment la courbe sinusoïdale et la fréquence de 50 Hz en une autre forme. Les convertisseurs de fréquence varient en fonction de la tension d'entrée et de la puissance. Vous trouverez un large choix de convertisseurs de fréquence pour l'industrie ainsi que pour d'autres applications chez Conrad.
Les convertisseurs de fréquence font partie de l'électromécanique. Ils sont principalement utilisés pour contrôler la vitesse des moteurs électriques. Ces composants permettent de contrôler directement la vitesse de tels moteurs en modifiant la fréquence. Ainsi, des moteurs d'installations de ventilation, d'ascenseurs, de systèmes d'aspiration ou encore de pompes à chaleur sont souvent raccordés.
Evolution et progrès dans le domaine des convertisseurs de fréquence
Les convertisseurs de fréquence existent depuis un certain temps déjà. Ces composants sont étroitement liés aux progrès de l'électromécanique. L'histoire commence dans les années 1960 avec les premiers convertisseurs produits en série. De tels convertisseurs de fréquence étaient nécessaires pour faire fonctionner les moteurs à une vitesse dynamique.
Le principe de fonctionnement n'a pas changé jusqu'à aujourd'hui. Néanmoins, ces composants ont connu de grands progrès au fil du temps. L'une des évolutions est l'abandon de la technique analogique au profit des convertisseurs de fréquence numériques. Ainsi, les convertisseurs de fréquence pour l'industrie sont plus précis et vous offrent nettement plus de fonctions.
Plus récemment, ce sont surtout les appareils Wide-Bandgap (WBG) qui poursuivent le cycle d'innovation. Ces solutions permettent de réaliser des systèmes de variateurs de fréquence modernes qui fonctionnent de manière particulièrement précise. Ainsi, les appareils Wide-Bandgap présentent une faible résistance à l'enclenchement ainsi qu'une capacité de blocage de tension élevée.
Interfaces des convertisseurs de fréquence pour l'industrie
Les convertisseurs de fréquence modernes se distinguent par leurs interfaces polyvalentes. Celles-ci se présentent désormais souvent sous forme numérique. Elles sont destinées à la commande et à l'échange d'informations. Chez Conrad, les convertisseurs de fréquence pour l'industrie sont disponibles avec différents types d'interfaces.
Il existe toute une série d'interfaces numériques pour les convertisseurs de fréquence. Il s'agit notamment de différents bus de terrain ou d'Ethernet industriel. On trouve également des interfaces optiques sur différents variateurs de fréquence. De cette manière, vous intégrez la technique dans vos réseaux et permettez une commande à distance.
La gamme des interfaces est désormais très large. Vous disposez d'une part d'options normalisées et universelles pour l'entraînement à vitesse variable. Celles-ci sont conformes à la norme CEI 61800-7 et donc aux normes internationales. D'autre part, il existe également des interfaces propriétaires de certains fabricants. Celles-ci vous permettent de construire un réseau basé sur la technique d'un fournisseur spécifique.
Convertisseurs de fréquence modernes en pratique
Les exigences posées aux convertisseurs de fréquence dans l'industrie ont considérablement évolué ces derniers temps. Alors qu'il s'agissait auparavant de systèmes locaux et en circuit fermé, les solutions modernes doivent être nettement plus performantes. Dans ce contexte, l'Internet industriel des objets, IIoT, joue un rôle central.
La combinaison de la technique de commande, des moteurs électriques et de l'IioT ouvre de nouvelles possibilités d'application. L'électromécanique joue ici un rôle dans les moteurs qui effectuent un travail mécanique. De cette manière, vous utilisez de cette technique pour la construction d'applications edge et cloud. Dans ce domaine, l'IIoT est utilisé en combinaison avec la technique de commande et les systèmes mécaniques. Par exemple, pour la surveillance des capteurs et la commande de la climatisation. Il existe toutefois de nombreux autres scénarios qui nécessitent une commande à distance des moteurs mécaniques.
Les convertisseurs de fréquence pour l'industrie, combinés à la technique de commande numérique, permettent de créer des systèmes autonomes et automatiques. Il est ainsi possible de faire commander les moteurs par un logiciel et de collecter les données en périphérie par des capteurs. Cela n'est possible que grâce aux interfaces numériques des convertisseurs de fréquence. Un bon exemple est celui des aérateurs qui régulent la puissance en fonction de l'humidité ou de la température mesurée. Les capteurs collectent les informations et les transmettent au cloud. Le logiciel cloud commande le convertisseur de fréquence et adapte ainsi la puissance du moteur d'aération.
En outre, ces interfaces vous permettent d'obtenir des données toujours actuelles sur l'état de fonctionnement des moteurs électriques. Grâce à la vitesse de rotation, vous identifiez si le moteur fonctionne et à quelle puissance. C'est particulièrement pratique pour la commande et la surveillance à distance des moteurs électriques. Ainsi, les convertisseurs de fréquence modernes assurent également la transparence de l'infrastructure.
Variantes des convertisseurs de fréquence
Chez Conrad, vous trouverez des convertisseurs de fréquence pour les scénarios d'application industrielle les plus divers. L'offre est donc très diversifiée. Les convertisseurs se distinguent en premier lieu par les spécifications. Cela concerne la tension d'entrée et la puissance de sortie. Les solutions petites et compactes sont conçues pour des puissances de sortie inférieures à 0,5 kW. Les convertisseurs triphasés pour une tension d'entrée de 400 V et une puissance de sortie de 15 kW ou plus se situent dans la catégorie supérieure.
Il existe également des différences au niveau des plages de fréquences mises à disposition par les convertisseurs. La plage de fréquence détermine la vitesse de rotation du moteur raccordé. Les convertisseurs modernes travaillent justement avec de larges plages de fréquence. Ils couvrent souvent des plages de fréquence de 0 à 650 Hz.
Les convertisseurs de fréquence modernes lissent en outre les perturbations électromagnétiques (EMI) qui se produisent dans des plages de fréquences extrêmes. Un fonctionnement sûr des consommateurs est ainsi possible.
Les convertisseurs de fréquence avec bouton-poussoir sont conçus pour couper directement l'appareil consommateur raccordé. Les variantes avec interrupteur à clé sont particulièrement pratiques pour un usage industriel. Un tel convertisseur de fréquence avec interrupteur à clé empêche les personnes non autorisées d'accéder aux fonctions du système. Ainsi, les convertisseurs de fréquence avec interrupteur à clé garantissent que l'activation et la désactivation ne sont possibles que par des personnes ayant le contrôle de la clé.
De nombreux convertisseurs de fréquence permettent en outre d'adapter individuellement le mode de fonctionnement. Cela se fait généralement par le biais de cavaliers sur la platine enfichable. Ces cavaliers sur les cartes enfichables permettent par exemple de définir la tension d'entrée ainsi que les phases. Les platines enfichables permettent également de configurer l'appareil en tant qu'entrée d'impulsions à haute vitesse.
En combinaison avec un convertisseur de séquence de commutation, vous pouvez également configurer des modes de fonctionnement complexes. De cette manière, vous pouvez par exemple modifier la fonction d'un bouton-poussoir raccordé. Un convertisseur de séquence de commutation veille par exemple à ce que le bouton-poussoir ne fonctionne plus comme une impulsion unique, mais comme un interrupteur marche/arrêt.
Futur et importance des convertisseurs de fréquence
L'augmentation du nombre de moteurs électriques ainsi que la demande croissante dans les pays en développement renforcent l'importance des convertisseurs de fréquence. Dans ce contexte, on constate une nette tendance vers des convertisseurs de fréquence plus compacts. Cela s'explique notamment par le fait que les moteurs AC-AC compacts et puissants se contentent de convertisseurs de fréquence plus petits.
Parallèlement, la demande en convertisseurs de moyenne et haute fréquence pour les basses et moyennes tensions augmente. Ceux-ci fonctionnent donc dans une plage de 230 V à 10 kV. L'industrie utilise de plus en plus de moteurs électriques pour le travail mécanique. Les convertisseurs de fréquence augmentent l'efficacité, permettent un contrôle précis et réduisent la consommation d'énergie. Ces composants joueront donc un rôle de plus en plus important à l'avenir.
Convertisseurs de fréquence modernes – efficients et écologiques
L'utilisation de convertisseurs de fréquence modernes dans l'industrie présente un certain nombre d'avantages. Ainsi, ils brillent par leur précision et leur efficacité énergétique. La commande précise des moteurs connectés permet également de réduire la puissance absorbée. De plus, de nombreux convertisseurs de fréquence sont désormais en mesure de réinjecter de l'énergie. L'énergie ainsi produite lors du freinage du moteur électrique est réinjectée dans votre réseau électrique local. Vous augmentez ainsi l'efficacité et réduisez les coûts énergétiques. Cet aspect est particulièrement intéressant dans les systèmes où vous modifiez constamment la vitesse de rotation.
De nouveaux développements comme les convertisseurs de fréquence Sinamics G220 de Siemens avec la technologie Clean Power réduisent les harmoniques jusqu'à 97%. Conrad propose cette série de convertisseurs de fréquence spécialement conçus un usage industriel. Cette série dispose de son propre serveur web. Les convertisseurs de fréquence se connectent à ce serveur, mettent les données à disposition et permettent un accès direct. En outre, ces convertisseurs de fréquence sont préparés pour être combinés avec des modules IIoT. Tout cela facilite la mise en place de solutions individuelles d'edge computing.
Les convertisseurs de fréquence modernes se caractérisent également par leur combinaison avec des solutions logicielles intelligentes et le cloud. De cette manière, vous disposez de fonctions avancées et vous pouvez mettre en œuvre des systèmes de commande complexes beaucoup plus facilement. Les convertisseurs de fréquence permettent ainsi de réaliser des commandes de mouvement précises en temps réel avec un réglage fin.
Le choix du bon convertisseur de fréquence avec des performances innovantes est donc particulièrement important dans l'industrie. Vous créez ainsi une infrastructure moderne pour relier l'IIoT, l'Egde Computing et le cloud à vos moteurs d'entraînement mécaniques.
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