Un variateur de fréquence est utilisé sur les moteurs à courant alternatif pour contrôler la vitesse du moteur. Bien que plus coûteux en coût initial qu’un moteur à vitesse fixe, ce type de système peut permettre de réaliser des économies en réduisant les dépenses en services publics et en augmentant la durée de vie de l’équipement. Les systèmes d’entraînement à fréquence variable modifient la tension et la fréquence du moteur pour augmenter ou diminuer les débits de la pompe.
Ce système contient un convertisseur de courant alternatif (CA) à courant continu (CC), un circuit de traitement CC et un onduleur CC à CA. Le résultat est une alimentation CA de nature similaire à celle fournie par le service public, mais avec la possibilité d’augmenter et d’abaisser la tension et la fréquence. Lorsqu’il est connecté à une pompe, un moteur d’entraînement à fréquence variable peut fournir un contrôle du débit sans l’utilisation de systèmes de vannes de régulation.
L’avantage des systèmes d’entraînement à fréquence variable vient de la puissance réduite requise pour faire fonctionner la pompe à des vitesses inférieures. Il est inefficace de faire fonctionner une pompe à une vitesse et de réduire les débits avec des vannes. Les entreprises de services publics facturent aux clients des facteurs de puissance inférieurs ou une efficacité électrique, et il peut être avantageux d’utiliser des systèmes d’entraînement à fréquence variable avec des facteurs de puissance plus élevés.
Ces systèmes sont utilisés dans une grande variété d’industries. Certains procédés chimiques ont des limites de température acceptables étroites pour la qualité du produit. La variation des débits de produit peut permettre un ajustement de la température plus rapide que la variation de la source de chaleur ou de refroidissement.
Les tours de refroidissement à eau ont une grande variabilité dans le débit d’eau pour le refroidissement des procédés. Par temps plus frais, moins de débit d’eau est requis et un système à vitesse variable peut maintenir les températures requises à des coûts bien inférieurs. Le raccordement de la commande du moteur aux régulateurs de température du système permet d’augmenter le débit d’eau nécessaire au refroidissement.
Un autre avantage des moteurs à vitesse variable est la capacité de démarrage progressif. Les moteurs connectés à une tension constante démarrent rapidement et des contraintes surviennent dans le moteur en raison de changements de pression soudains. Le démarrage d’un moteur avec commande à fréquence variable permet au moteur d’augmenter lentement la vitesse et de réduire les contraintes dans le système. Moins de stress peut entraîner une durée de vie plus longue de l’équipement et une réduction des coûts.
La plupart des moteurs électriques sont refroidis par des ventilateurs connectés à l’arbre d’entraînement du moteur. Un inconvénient des systèmes d’entraînement à fréquence variable est la perte de refroidissement du ventilateur lors du fonctionnement à des vitesses inférieures. Ce type de système peut également provoquer un échauffement supplémentaire des enroulements du moteur. L’installation de capteurs de température du moteur ou de ventilateurs de refroidissement auxiliaires peut être nécessaire dans les climats chauds pour éviter la surchauffe du moteur.
Les moteurs d’entraînement à fréquence variable peuvent avoir des niveaux de bruit plus élevés qu’un moteur à vitesse constante. La fréquence a une forme d’onde CA légèrement différente de celle du CA fourni par le service public. Cela peut provoquer des vibrations des enroulements du moteur, entraînant un bruit qui peut augmenter avec des fréquences et des vitesses de moteur plus basses.