Un variateur de fréquence (VFD) contrôle la vitesse d’un moteur, en particulier un moteur triphasé. Pour mieux comprendre un VFD, examinons les moteurs qu’ils contrôlent.

La plupart des systèmes CVC commerciaux nécessitent des moteurs puissants et fonctionnent souvent sur une alimentation triphasée (la méthode standard pour les systèmes de distribution d’énergie électrique en raison de son efficacité). Un moteur triphasé est moins cher à utiliser que les moteurs monophasés car il utilise moins de courant (moins de courant entraîne souvent une taille et un coût de fil réduits), en particulier lorsque des exigences de moteur importantes sont nécessaires.

La plupart des moteurs triphasés sont connectés à des ventilateurs CVC et fonctionnent à une vitesse fixe. Le moteur est soit couplé directement au ventilateur, soit actionnera le ventilateur à l’aide de poulies à courroie & (la combinaison de poulies contrôle la vitesse fixe du ventilateur).

Supposons que vous ayez une application nécessitant un ventilateur CVC à deux vitesses. Semble assez simple pour installer un moteur à deux vitesses. Cependant, vous ne pouviez pas penser que la simplicité serait la bonne réponse.

Puis-je faire une brève digression; J’ai récemment terminé une vidéo qui explique Comment Lire Et Utiliser Un Calculateur De Conduit D’Air. Dans la vidéo, j’explique les problèmes de flux d’air qu’une unité CVC rencontrera avec le travail des conduits et d’autres pièces de distribution d’air qui comprennent un système CVC. Plénums; angles de conduit & réducteurs; adaptateurs de bordure; sections concentriques; amortisseurs et similaires, tous introduisent une résistance (pression statique) et affectent la quantité d’air ou la sortie d’air d’une unité CVC.

Cela dit, supposons que vous équilibriez parfaitement le flux d’air du ventilateur CVC dans tout le bâtiment à la faible vitesse de votre moteur à deux vitesses. Rapidement après avoir initié la deuxième vitesse du moteur fixe, vous découvrirez que les résultats ne sont pas comme prévu. Pourquoi? Parce que la sortie d’air du ventilateur est directement liée à la pression statique (résistance) du système de distribution CVC. La pression statique du système se transformera en une augmentation de la vitesse de l’air affectant la sortie du volume d’air du ventilateur. Si vous obtenez trop d’air, vous pourriez être obligé d’introduire une pression statique dans votre système à la vitesse deux. Si le débit d’air est trop faible, vous devez soit modifier la taille du ventilateur, soit introduire des ventilateurs à conduit en ligne ou similaires. De toute façon, cela augmente les coûts du projet et aggrave le propriétaire du bâtiment.

La solution est un variateur de fréquence (VFD). Un VFD contrôle la vitesse d’un moteur à courant alternatif triphasé, tout en permettant des économies d’énergie! Il économise de l’énergie car le moteur ne nécessite pas autant de courant à des vitesses plus basses. Bien qu’il ressemble à la fonctionnalité d’un moteur à plusieurs vitesses, il est très différent.

Un variateur de fréquence (VFD) peut être réglé sur des vitesses spécifiques. Cela permet à un moteur d’obtenir plusieurs vitesses, qui peuvent être ajustées ou ajustées pour plus de précision. De plus, ils peuvent être actionnés via des commandes pour faire varier constamment la vitesse d’un ventilateur. Un exemple est l’échappement de puissance Modulant MicroMetl. Comme indiqué dans un article précédent; lorsqu’il est connecté à un transducteur de pression, à mesure que la pression du bâtiment varie, le contrôle de la pression fluctue et fait varier la vitesse du VFD, ce qui permet à l’échappement de puissance de s’ajuster rapidement aux pressions variables. Une application très différente est les unités de récupération d’énergie MicroMetl (ERV). Il utilise l’intégration de VFD pour offrir un volume d’air constant à une unité de toit CVC tout en surveillant les changements de pression statique du système à partir d’éléments tels que des filtres à air sales, une roue ERV sale, les positions des amortisseurs du système, etc. Par conséquent, à mesure que la pression statique dans le système change, les commandes modifieront la vitesse des ventilateurs VRE afin de maintenir un volume d’air constant.

Autres avantages

• Un VFD élimine un courant de pointe élevé – Lorsqu’un moteur standard est allumé, il aspire une très grande quantité de courant pendant une très courte durée (agissant comme un court-circuit pendant une courte durée). Ce pic de consommation de courant peut entraîner une surcharge de certains circuits. De plus, la sélection des dispositifs de protection contre les surintensités tels que les fusibles et les disjoncteurs est rendue plus compliquée lorsque des courants d’appel élevés se produisent. Un entraînement à fréquence variable est conçu pour démarrer lentement, empêchant ainsi le courant d’appel; réduction de la contrainte sur les composants du moteur; prolongeant ainsi la durée de vie du moteur.
• Le VFD peut également être intégré dans un système monophasé de 120 ou 220 volts en connectant des lignes monophasées dans le VFD et en connectant la sortie à un moteur triphasé.
• De nombreux fabricants intègrent les disques directement dans les ventilateurs, comme on le voit plus souvent avec les ventilateurs inclinés vers l’arrière.

Inconvénients

• Les variateurs de fréquence nécessitent des types de fusibles spécifiques et peuvent provoquer une distorsion harmonique. La distorsion harmonique affecte d’autres équipements dans un bâtiment en transmettant essentiellement le bruit à travers les fils d’alimentation alimentant l’équipement. Ceci est facilement durci avec des réacteurs de ligne ou des transformateurs d’isolement. Le réacteur de ligne est le composant le plus courant et le plus économique utilisé pour isoler la distorsion harmonique.
• De plus, aucune taille unique ne convient à tous! Vous devez acquérir un VFD pour correspondre spécifiquement à la taille et à la tension du moteur (par cheval), ainsi qu’à la tension entrante au VFD. Vous pouvez sous-dimensionner le moteur à un VFD (faire correspondre un VFD de 5 CH à un moteur de 3 CH), mais jamais surdimensionné. Par souci d’économie, dimensionnez toujours correctement le VFD à la puissance du moteur. De plus, il est recommandé de ne faire correspondre qu’un seul moteur à un VFD. Vous pouvez utiliser deux moteurs à partir d’un seul VFD s’il est correctement dimensionné (Exemple : Un VFD de 5 CV pour faire fonctionner deux moteurs de 2 CV). Cependant, si l’un des moteurs s’arrête thermiquement pour une raison quelconque, une fois qu’il se réinitialise et redémarre, le VFD se déclenche en erreur et peut l’endommager.

Tous les Moteurs Ne Sont Pas Égaux

Sans trop se compliquer; un VFD affecte la vitesse d’un moteur en modifiant la fréquence de la puissance envoyée à un moteur. Un moteur standard n’est pas conçu de manière appropriée pour surmonter les effets négatifs, notamment la chaleur supplémentaire, le bruit audible, les vibrations, les problèmes de roulement et la panne d’isolation. Un moteur fonctionnant à très basse vitesse avec un VFD provoquera la génération de chaleur par le moteur. Si vous contrôlez constamment le moteur à très basse vitesse, vous devriez envisager d’utiliser un petit moteur.

L’Envelopper !

D’autres noms communs pour un Variateur de Fréquence sont: Variateur de Vitesse Réglable, Variateur de Fréquence Réglable, Variateur de Courant alternatif, Microdrive et Onduleur. Un VFD est une excellente solution lorsqu’une solution de vitesse de ventilateur flexible est requise. L’intégration de variateurs de fréquence dans les unités CVC devient requise par le code. La programmation de certains VFD est complexe et peut être écrasante. Je vous suggère de comprendre ses fonctionnalités de base, mais laissez la programmation à un électricien qualifié.