Le variateur de fréquence pour les nuls

De la défonceuse à la combinée, posez ici vos questions sur l'outillage électrique

Modérateur : macbast

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Antoine86
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Le variateur de fréquence pour les nuls

Message par Antoine86 »

Vous vous êtes déjà retrouvé devant une machine d’occasion au prix attractif, mais demandant une alimentation triphasée, alors que vous n’avez qu’une ligne classique monophasée ? Vous vous êtes dit alors : mince ! Impossible d’alimenter cette belle machine… La belle occasion s’envole…


Actuellement, 4 solutions existent pour régler ce problème :

- On souscrit un abonnement triphasé chez son fournisseur d’énergie => L’abonnement tri coute le même prix qu’un abonnement mono pour la même puissance. Mais vous allez devoir répartir l’ensemble de votre installation électrique existante sur 3 phases (au lieu de une, sur un abonnement mono). Je vous passe la prise de tête pour réussir à tout recâbler en équilibrant au mieux toute la puissance sur les 3 phases…

- On remplace le moteur tri par un moteur mono => Il faut trouver le moteur qui va bien et l’adapter dans la machine, ça peut rapidement être la galère si il faut démonter la moitié de la bécane et faire réaliser des pièces par un usineur pour tout adapter.

- On rajoute un condensateur sur une phase => Sans rentrer dans le détail, on va perdre directement environ 30% de puissance du moteur, vraiment pas terrible…

- On vient rajouter un variateur de fréquence => C’est cette solution que je vais expliquer dans ce fil.




1 - Pourquoi choisir un variateur de fréquence plutôt que les 3 autres solutions citées ci-dessus ?

Pour plusieurs avantages, un variateur de fréquence permet :

- De fabriquer un vrai réseau triphasé à partir d’une ligne classique monophasé, aucune perte de puissance comme c'est le cas avec la solution du condensateur.

- De faire varier très précisément la vitesse du moteur avec un potentiomètre ou des boutons poussoirs, pour une toupie, ça me parait royal !

- De démarrer progressivement le moteur, afin de limiter la pointe de courant liée au démarrage (qui fait sauter le disjoncteur quand le moteur est trop puissant par rapport à la puissance souscrite chez EDF).

- De freiner rapidement le moteur (et donc la lame, pour la sécurité c’est un vrai plus !).

- D’assurer la protection du moteur contre les surtensions et surcharges (remplace le classique disjoncteur moteur, ou disjoncteur thermique).

- De démarrer un autre appareil (un aspirateur par exemple) en même temps que le moteur.

- De faire tourner le moteur plus vite que le permet un branchement électrique classique sans variateur.

- D’obtenir 2 fois plus de puissance que permet le moteur pendant un bref instant (rencontre avec un nœud lors d’un délignage de bois massif, par exemple).




2 - Le couplage du moteur avec le variateur

Le variateur de fréquence va, grâce à un savant montage électronique, transformer une tension monophasée 230V 50Hz (tension électrique officielle Française) en un système triphasé 230V (entre phases) de fréquence variable 0-60Hz.

Or, quand on souscrit un contrat triphasé en France, c’est bien souvent un réseau triphasé avec une tension de 400V (entre phases) que l’on obtient.

Il va donc falloir adapter le câblage du moteur en fonction de sa tension d’alimentation, pour cela, on peut modifier le couplage du moteur. Il en existe deux : Le couplage triangle, et le couplage étoile.

On touche ici à un point essentiel pour l’installation de notre variateur de fréquence, pour cela, un peu de technique s’impose :

Un moteur triphasé est composé de 3 enroulements, chaque enroulement est prévu pour recevoir une tension. Cette tension se trouve sur la plaque signalétique du moteur :

Image

On est ici en présence d’un moteur 230/400V, cela veut dire qu’un enroulement supporte 230V, et que 2 enroulements en série supportent 400V (230V * √3). C’est bien beau de savoir cela, mais maintenant, comment fait-on pour savoir quel couplage effectué ?

Et bien tout dépend de la tension de votre réseau triphasé :

Avec un variateur, vous aurez une tension de 230V (entre phases) :
- Etoile : Si on couple le moteur en étoile, chaque enroulement recevra 230V/√3, soit 132V. Les enroulements seront sous-voltés, ce couplage n’est donc pas adapté.
- Triangle : Si on couple le moteur en triangle, chaque enroulement recevra 230V, soit sa tension nominale. Ce couplage est adapté au réseau.

Avec un réseau triphasé classique EDF, vous aurez 400V (entre phases) :
- Etoile : Si on couple le moteur en étoile, chaque enroulement recevra 400V/√3, soit 230V. Les enroulements seront alimentés avec leur tension nominale, ce couplage est adapté.
- Triangle : Si on couple le moteur en triangle, chaque enroulement recevra 400V. Les enroulements seront sur-voltés et votre moteur sera hors service, ce couplage n’est donc pas adapté et en plus dangereux !

Un petit schéma pour visualiser les 2 couplages :

Image

En résumé :

Le couplage du moteur dépend uniquement :
- des tensions du moteur (mentionné sur la plaque signalétique)
- de la tension entre phase de votre réseau triphasé

Un moyen mnémotechnique (assez) simple :

Si la tension entre phase de votre réseau tri est égale à la tension la plus basse notée sur la plaque signalétique de votre moteur => Alors le moteur doit être câblé en couplage Triangle.

Si la tension entre phase de votre réseau tri est égale à la tension la plus haute notée sur la plaque signalétique de votre moteur => Alors le moteur doit être câblé en couplage Etoile.

Exemple :
- Je dispose d'un moteur 230/400V et d'un réseau tri 230V entre phase, je dois câbler le moteur en couplage Triangle
- Je dispose d'un moteur 230/400V et d'un réseau tri 400V entre phase, je dois câbler le moteur en couplage Etoile



3 - Comment choisir son variateur de fréquence :

On a besoin de deux informations :
- La puissance du moteur à entrainer, exprimée en Cv (Cheval), ou en W (watt), ou en kW (Kilo Watt)
- Les tensions du moteur, exemple : 230/400V, ou 400/690V

Au niveau de la marque, je vous conseille les fameux variateur Altivar de chez Schneider (Made in France => Cocorico ! )




4 - Quel câblage effectué :

Voici mon schéma de câblage pour ma Kity 618 :

Image

J'ai shunter la borne AI1 et +5V pour être toujours en vitesse nominale, je n'ai pas besoin de la variation de vitesse sur ma scie. Pour en bénéficier, il suffit de remplacer ce shunt par un potentiomètre.

Le relais KA1 permet d'alimenter automatiquement mon aspirateur quand j'allume la scie.

R1B et R1C sont câblées sur le contact variateur qui s'ouvre automatiquement en cas de défaut.
R2A et R2B sont câblées sur le contact thermique du moteur qui s'ouvre automatiquement en cas de défaut.
Les contacts R1B, R1C, R2A et R2B font partie de la chaine de sécurité. Si jamais cette chaine est coupée, le moteur s'arrête en 0,5s (rampe de décélération).
Dernière modification par Antoine86 le 15 mars 2014, 09:52, modifié 7 fois.
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Antoine86
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Antoine86 »

Ce tuto est encore une ébauche, je vais le peaufiner au fur et à mesure.
Je vais également rajouter un exemple concret avec photos ;) .
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Antoine86
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Antoine86 »

Reservé.
gallouze
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par gallouze »

Bonjour,
Ce tuto m’intéresse vivement pour enfin comprendre comment fonctionne un variateur de fréquence.
Cependant j'en suis désolé mais j'y met mon grain de sel pour le bien commun.
J'ai un problème dés le début, de mes souvenirs il y a toujours 230V entre une phase et le neutre quelque soit le nombre de phase, la meilleure preuve c'est que si votre logement est équipé du triphasé, vous faites en réalités trois installations électriques chacune en 230V (une par phase et c'est là ou il faut équilibrer) par contre entre deux phases, il y a toujours 400V et les moteurs sont fait pour tourner soit en triangle (on utilise que les phases) donc 400V entre deux phases soit en étoile (on utilise le neutre) donc 230V entre chaque phase et le neutre.
du coup ce que tu expliques ne me parait pas logique (je n'ai pas dit que ça ne marchais pas ni que le câblage n'était pas bon, là je fais confiance, vu que ça marche) et je pense que le principe que tu décris n'est pas le bon (je ne parle que du paragraphe 2 évidement) le fonctionnement interne du variateur est beaucoup plus complexe que de juste rabaisser une tension de 400 à 230 puisque pour qu'il y ai triphasé il faut que les phases soit décalées dans le temps. Si elle ne le sont pas il ne peut y avoir de tension entre elles.
J'espère que tu ne m'en voudra pas trop de mettre un peu le bazar et je reste bien sur à ta dispo pour plus de détails, d'explications, d'arguments...
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Antoine86
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Antoine86 »

Salut,
de mes souvenirs il y a toujours 230V entre une phase et le neutre quelque soit le nombre de phase
Exact
par contre entre deux phases, il y a toujours 400V
Perdu :mrgreen:

C'est ce que j'explique dans mon truc:
- sur un réseau triphasé EDF, on à 400V entre phase.
- sur le réseau triphasé de notre variateur, on à 230V entre phase (le neutre n'existe plus car on à que 3 fils en sortie de variateur).

C'est à cause de ce changement de tension qu'il faut bien souvent passer le moteur du couplage étoile au couplage triangle.

C'est plus clair pour toi ?

J'ai fais le choix de ne pas rentrer dans la technique pour éviter de faire fuir le non-technicien à la vue de champ tournant, contrôle vectoriel de flux ou autre diagramme de fresnel ;)

Toutefois, si un truc passe mal, c'est que je l'ai mal expliqué, donc n'hésitez pas à me faire part de vos remarques ;)
gallouze
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par gallouze »

recoucou,
quand je dis toujours, c'est chez ERDF bien sur :) :)
mais du coup je suis encore plus perdu,
les moteurs triphasés sont fait pour tourner en triangle sous 400V (et je ne pense pas qu'il y ai survoltage vu qu'ils sont fabriqués pour ça) et tu dit qu'à la sortie du variateur il y a 230V entre phase, je te crois mais du coup notre moteur est "sous volté" et donc pour garder la même puissance il faut une surintensité?
Quid du décalage des phases pour que ça tourne?

à tout
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Eataine »

Je me plante peut -être, mais moi j'ai compris que c'était pour faire tourner un "vieux" moteur triphasé 230V et pas un moteur "actuel" tri 400V...
Ou pas... ;-)
JTM
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par JTM »

En fait, je pense que le schéma pour illustrer le couplage apporte de la confusion.
S'il pour le couplage étoile tu avais mis 400V, on aurait alors constaté que quelque soit le couplage l'enroulement du moteur est soumis à 230V.
Et donc que le choix du couplage se fait en fonction de la tension entre phase disponible sur ton réseau d'alimentation.
Le moteur n'est donc pas sous volté.
Sinon, cela me parait assez explicite pour un néophite, c'est sympa d'avoir pris du temps pour faire ce tuto.
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Le bûcheron
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Le bûcheron »

gallouze a écrit : par contre entre deux phases, il y a toujours 400V
Je tiens tout de même a préciser que les deux phases en question doivent être déphasées de 2pi/3 radian (120°) l'une par rapport a l'autre sinon on a pas 400V a la sortie
Devise du bûcheron : jamais se laisser abattre !!
jimmy
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par jimmy »

Merci pour ce fil de discussion.
J'ai un variateur que j'utilise de façon plutôt basique en y branchant directement un moteur. Et comme j'ai plusieurs moteurs en tri (rabot, scie ruban, dégau, toupie, scie sur table, 2 perceuses), je débranche et je rebranche à chaque fois.
Je vais donc avoir des questions pour savoir si on peut faire plus simple.
Et bien sûr, ce n'est pas un Altivar 12, donc il va falloir que je regarde tes histoires de R2D2 et Z6PO pour voir si j'ai les mêmes dénominations.
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Vélobois
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Vélobois »

Bonsoir à tous

Ce que j'avais compris du variateur de fréquence :

On lui met du 230 V mono d'un côté et il sort du 230 V tri de l'autre avec le déphasage correct pour faire tourner
une moteur tri en triangle (230 V entre phases) ce même moteur fonctionnerais en tri 400 en étoile (400 V entre phases).

Si je prends l'exemple de moteur TRI Kity

Il consommera
En triangle (230 V entre phases) 5.7 Ampères
En étoile (400 V entre phases) 3.3 Ampères
Cordialement
Robert

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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par macbast »

Merci Antoine pour ton travail et celui à venir...
En complément de la question d'Eataine... Quid des moteurs récents ???
Pour ce qui nous intéresse, une combi tri récente risque fort de ne pas pouvoir fonctionner simplement avec un convertisseur. Me trompe-je ???
Sébastien
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Antoine86
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Antoine86 »

230V entre phase, je te crois mais du coup notre moteur est "sous volté" et donc pour garder la même puissance il faut une surintensité?
Il sera sous volté si tu le câble en étoile, mais il sera correctement volté si tu le passe en triangle ;)
Quid du décalage des phases pour que ça tourne?
Le variateur vient déphaser chaque phase de 120°, c'est ce que je sous-entend quand je dis

"De fabriquer un vrai réseau triphasé à partir d’une ligne classique monophasé, aucune perte de puissance comme c'est le cas avec la solution du condensateur. "
En fait, je pense que le schéma pour illustrer le couplage apporte de la confusion.
Le schéma est là pour que le néophyte comprenne comment sont reliés les enroulements en fonction du couplage, et surtout quelle tension est appliquée au borne des enroulements en fonction du couplage.
Je vais donc avoir des questions pour savoir si on peut faire plus simple.
Je reste dispo ;)
On lui met du 230 V mono d'un côté et il sort du 230 V tri de l'autre avec le déphasage correct pour faire tourner
une moteur tri en triangle (230 V entre phases) ce même moteur fonctionnerais en tri 400 en étoile (400 V entre phases).

Si je prends l'exemple de moteur TRI Kity

Il consommera
En triangle (230 V entre phases) 5.7 Ampères
En étoile (400 V entre phases) 3.3 Ampères
C'est exactement ça ! ;)
---------------------------------------


Ce qu'il faut bien garder à l'esprit, c'est qu'on ne parle pas de moteur 230V, 400V ou 690V. On parle de moteur 230/400V, ou bien 400/690V. C'est important de garder cette nomination pour bien comprendre de quoi on parle.

Je ne parlerai pas de déphasage, pour la simple et bonne raison que ce fil s'adresse au débutant. C'est déjà assez compliqué je pense de bien faire le point sur les deux couplages, chaque chose à la fois ;)

Enfin, le couplage du moteur dépend bien et uniquement :
- des tensions du moteur (mentionné sur la plaque signalétique)
- de la tension entre phase de votre réseau triphasé

Un moyen mnémotechnique (assez) simple :

Si la tension entre phase de votre réseau tri est égale à la tension la plus basse notée sur la plaque signalétique de votre moteur => Alors le moteur doit être câblé en couplage Triangle.

Si la tension entre phase de votre réseau tri est égale à la tension la plus haute notée sur la plaque signalétique de votre moteur => Alors le moteur doit être câblé en couplage Etoile.

Exemple :
- Je dispose d'un moteur 230/400V et d'un réseau tri 230V entre phase, je dois câbler le moteur en couplage Triangle
- Je dispose d'un moteur 230/400V et d'un réseau tri 400V entre phase, je dois câbler le moteur en couplage Etoile

C'est plus explicite ? Si oui je le rajoute au 1er post.

Merci à tous pour vos avis ! ;)
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Antoine86
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par Antoine86 »

En complément de la question d'Eataine... Quid des moteurs récents ???
Pour ce qui nous intéresse, une combi tri récente risque fort de ne pas pouvoir fonctionner simplement avec un convertisseur. Me trompe-je ???
L'age du moteur n'importe d'aucune façon dans mon exposé. Un moteur 230/400V de 2014 sera adaptable avec un variateur tout comme un moteur 230/400V des années 30, en théorie.

En pratique (et pour la culture), les vieux moteurs étaient souvent de type 127/220V, car la tension électrique Française à évolué au fil de l'histoire ;).
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par jimmy »

Et du coup il faudrait coupler un 127/220 en étoile pour le faire fonctionner avec un variateur ?
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Re: Le variateur de fréquence pour les nuls

Message par Antoine86 »

Exactement, et bien voilà, ça rentre ! :)
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Re: Tutorial : Le variateur de fréquence

Message par macbast »

Je vais être lourd mais je veux être sure...
Je vais sur le site Felder ou SCM (t'en parles dans un autre post) et il est dit : - moteur triphasé (S1) 4 HP de 3 kW à 50 Hz
(3,6 kW 4,8 CV 60 Hz)
... ou tout simplement : tension moteur : 400v, 4,0 CV (3,0 kW)*
C'est sur que je peux mettre ce type de machine au bout de mon variateur ???

Autre question. Lurem avait eu la bonne idée de vendre des machines avec ce principe de variateur intégré (Hz concept). Un vendeur m'avait dit que suivant son installation électrique ça pouvait ne pas fonctionner et faire sauter certain disjoncteurs (courant de fuite :-? )... Je ne sais pas si les termes sont exactes... :oops:
Tu confirmes ou je dis une bêtise ???
Sébastien
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Re: Le variateur de fréquence pour les nuls

Message par Vélobois »

Re bonsoir

Un variateur pour un moteur de 4 CV, ça doit commencer à faire cher. :shock:

Peut être dans les 600 euros, la question du changement de moteur doit se poser sérieusement.
Cordialement
Robert

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Re: Le variateur de fréquence pour les nuls

Message par Antoine86 »

Je vais sur le site Felder ou SCM (t'en parles dans un autre post) et il est dit : - moteur triphasé (S1) 4 HP de 3 kW à 50 Hz
(3,6 kW 4,8 CV 60 Hz)... ou tout simplement : tension moteur : 400v, 4,0 CV (3,0 kW)*
C'est sur que je peux mettre ce type de machine au bout de mon variateur ???
Le problème ici c'est que les gars donne juste une tension, alors qu'on à vu qu'il en faut 2 pour caractériser un moteur tri...
Donc : - soit leur moteur est un 230/400V, dans ce cas là aucun problème
- soit leur moteur est un 400/690V, et là faudra rajouter un transfo en plus du variateur (on s'approche de l'usine à gaz !)

En pratique, énormément de moteur tri sont de type 230/400V, mais dès qu'on passe sur des grosses puissances dans l'industrie, on arrive sur des moteurs 400/690V.

Bref, faut demander l'info à la marque directement, histoire d'être sur.
Autre question. Lurem avait eu la bonne idée de vendre des machines avec ce principe de variateur intégré (Hz concept). Un vendeur m'avait dit que suivant son installation électrique ça pouvait ne pas fonctionner et faire sauter certain disjoncteurs (courant de fuite :-? )... Je ne sais pas si les termes sont exactes... :oops:
Tu confirmes ou je dis une bêtise ???
Lurem avait eu une brillante idée ! J'ai vu également ces combis, c'est vraiment bien, on accède aux avantages du variateur sans rien bricoler :).

Alors oui, un variateur peut provoquer un courant de fuite (qui par définition, vient de la phase et part par la terre). Dans toutes les installations électriques d'habitations Françaises, on doit avoir au moins un disjoncteur différentiel dans son tableau. Son job, c'est de couper le courant dès qu'un courant de fuite de plus de 30mA est détecté, ça peut sauver la vie lors d'un accident.

Schneider indique avec son Altivar 12 : "Très faible courant de fuite". Chez moi, je n'ai eu aucun soucis jusqu'à présent, mais ma maison est neuve. On peut supposez qu'effectivement, avec une vieille installation électrique avec déjà quelques courant de fuite qui se balladent, ça peut être problématique...
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Re: Le variateur de fréquence pour les nuls

Message par macbast »

Merci Antoine.
Vélobois a écrit :Un variateur pour un moteur de 4 CV, ça doit commencer à faire cher. :shock:
Peut être dans les 600 euros, la question du changement de moteur doit se poser sérieusement.
Oui ça douille... Mais on trouve moins chère (voir ici) Mais quid de la qualité !!!
Sébastien
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