Moteurs à onduleur et moteurs standard : Lequel répond à vos besoins ?

Plus précisément, la différence entre un moteur à inverseur et un moteur standard. Cela peut sembler un détail, mais croyez-moi, le choix d'un moteur inadapté à vos besoins peut entraîner de graves problèmes. Vous risquez de vous retrouver avec un moteur qui ne dure pas longtemps ou qui ne permet pas de faire le travail correctement. Cet article vous aidera à comprendre ces deux types de moteurs. Si vous souhaitez que votre moteur fonctionne bien et que vous économisiez de l'argent, continuez à lire !

Qu'est-ce qu'un moteur standard ?

Un moteur standard, souvent appelé moteur à usage général, est le type de moteur que l'on trouve dans de nombreux objets quotidiens. Pensez aux ventilateurs, aux pompes ou aux équipements simples qui ont juste besoin de s'allumer et de fonctionner à une vitesse stable. Ce type de moteur est typiquement un moteur à induction, généralement doté d'un rotor à cage d'écureuil. Ces moteurs électriques sont conçus pour fonctionner avec du courant alternatif propre, comme celui qui provient directement de votre prise murale.

Les moteurs standard s'attendent normalement à un flux d'énergie électrique régulier, généralement une onde sinusoïdale à 60 Hz (soit 60 fois par seconde en Amérique du Nord). Ils s'acquittent bien de leur tâche dans ces conditions. Le moteur reçoit la puissance dont il a besoin et fonctionne sans à-coups. Un moteur typique est construit pour un cycle de travail spécifique, c'est-à-dire la fréquence à laquelle il fonctionne et se repose. Si vous essayez de faire faire à ce type de moteur des choses excessives, comme ajuster constamment les vitesses, il risque de ne pas être satisfait.

Ces moteurs n'ont généralement pas de composants spéciaux pour faire face à des conditions d'alimentation difficiles. Leur système d'isolation est bon pour une utilisation normale, mais pas pour les conditions difficiles qu'un onduleur peut imposer. Un moteur standard est une bête de somme pour les travaux de base. Pendant plusieurs années, il s'agissait du principal type de moteur utilisé par les particuliers pour presque tout. Le moteur est simple et termine le travail lorsque les exigences sont fondamentales.

Qu'est-ce qui différencie un moteur à onduleur d'un autre ?

Parlons maintenant d'un moteur à onduleur. Vous pouvez également l'appeler moteur à fonction d'inversion ou moteur à fonction d'inversion. La principale différence réside dans le fait que les moteurs à inverseur sont conçus spécifiquement pour fonctionner avec un inverseur, également connu sous le nom d'entraînement à fréquence variable (ou VFD). Il s'agit d'un élément important car le variateur modifie la puissance qui alimente le moteur de manière à ce qu'il puisse fonctionner à différentes vitesses. C'est une excellente solution pour les tâches à vitesse variable.

Un moteur à inverseur présente des caractéristiques particulières. Il est généralement doté d'un meilleur système d'isolation. Cette isolation spéciale du moteur peut supporter les contraintes électriques et les pics de tension qu'un onduleur peut produire. C'est un peu comme si vous portiez un meilleur imperméable en cas d'orage. Ce moteur est également conçu pour fonctionner plus froidement, en particulier à vitesse réduite. Un moteur standard peut surchauffer si vous essayez de le faire tourner trop lentement avec un variateur, car son ventilateur de refroidissement, fixé à l'arbre du moteur, ralentit également.

Ce type de moteur offre une plage de vitesse plus large qu'un moteur standard. Il peut généralement fournir un couple continu (c'est-à-dire une puissance de rotation) même lorsque la vitesse du moteur varie considérablement. Certains moteurs à inverseur peuvent même fournir un couple maximal à vitesse nulle ! Cela signifie que le moteur a une puissance de maintien solide même lorsqu'il ne tourne pas. Le moteur est construit pour supporter le type particulier de puissance qu'un onduleur émet.

Pourquoi ne puis-je pas utiliser n'importe quel type de moteur avec un onduleur ?

Un onduleur modifie la puissance d'une manière pour laquelle un moteur standard n'est pas conçu. Un moteur standard attend une puissance régulière, mais un onduleur crée une forme d'onde électrique plus complexe pour gérer la vitesse du moteur.

Ce type de puissance peut être difficile à supporter pour un moteur. L'isolation d'un moteur standard peut se dégrader plus rapidement en raison des pics de tension provenant de l'onduleur. Le moteur peut alors tomber en panne plus tôt que prévu. De plus, un moteur standard peut surchauffer lorsqu'il est utilisé à vitesse réduite par un onduleur. Son ventilateur est généralement fixé à l'arbre du moteur, de sorte que lorsque le moteur ralentit, le ventilateur ralentit également, et il ne peut pas refroidir suffisamment le moteur.

L'utilisation d'un moteur non conçu pour un onduleur peut également entraîner d'autres problèmes, comme l'usure bruyante des roulements. Le moteur serait soumis à des contraintes pour lesquelles il n'a pas été conçu. Ainsi, bien que vous puissiez faire fonctionner temporairement un moteur standard avec un variateur, ce n'est généralement pas une excellente idée pour une utilisation fiable à long terme. Le moteur doit être prêt à faire face à ce que l'onduleur lui envoie.

Comment un variateur de vitesse (ou VFD) règle-t-il exactement le fonctionnement d'un moteur ?

Un convertisseur, ou VFD (Variable Frequency Drive), est une boîte d'électronique assez créative. Sa principale fonction est de réguler la vitesse d'un moteur. Pour ce faire, il modifie la fréquence du courant alternatif qui alimente le moteur. Par exemple, en Amérique du Nord, le courant standard est de 60 Hz. Un onduleur peut transformer cette fréquence en 30 Hz pour que le moteur tourne à mi-vitesse, ou en 90 Hz pour qu'il tourne beaucoup plus vite.

Cependant, voici un point essentiel : l'onduleur ne produit pas une onde sinusoïdale parfaite et régulière comme celle que vous obtenez du mur. La plupart des variateurs modernes utilisent plutôt ce que l'on appelle la modulation de largeur d'impulsion (MLI). Cela signifie que le variateur envoie des impulsions de tension très rapides au moteur. Ces impulsions fournissent au moteur une tension et une fréquence moyennes qui lui permettent de tourner à la vitesse souhaitée. C'est ce signal PWM qui permet un contrôle précis de la vitesse.

Bien que le PWM soit excellent pour gérer la vitesse, ces impulsions rapides peuvent produire des pics de tension. Ces pics de tension peuvent être beaucoup plus élevés que la tension normale à laquelle le moteur s'attend. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles un moteur à onduleur nécessite une meilleure isolation. Le variateur permet au moteur d'en faire plus, mais le moteur doit être suffisamment puissant pour supporter la puissance unique du variateur. La sortie à fréquence variable du variateur est essentielle pour cette procédure de vitesse variable.

Quand un moteur à inverseur est-il le bon moteur pour la tâche à accomplir ?

Alors, quand faut-il absolument utiliser un moteur à variateur de fréquence ? La réponse est simple : chaque fois que vous prévoyez d'utiliser un VFD (Variable Frequency Drive) ou un variateur de vitesse pour une utilisation plus que légère et très occasionnelle. Si les exigences de votre application comprennent des changements de vitesse typiques du moteur, ou le fonctionnement du moteur à des vitesses réduites pendant de très longues périodes, un moteur à inverseur est normalement le bon moteur.

Pensez par exemple à une bande transporteuse qui doit accélérer ou ralentir, ou à une pompe qui doit ajuster son débit. Il s'agit là d'exemples idéaux pour lesquels un moteur à inversion de marche se distingue. Ce type de moteur est également indispensable pour les applications nécessitant un couple constant sur une large plage de vitesses. Un moteur standard peut perdre son couple à des vitesses inférieures lorsqu'il fonctionne avec un variateur. Ce moteur fournit un couple constant.

Si vous avez besoin d'un contrôle précis de la vitesse ou de performances dynamiques élevées (c'est-à-dire que le moteur peut changer de vitesse rapidement et correctement), un moteur à inverseur, souvent associé à un codeur pour le retour d'informations, est la solution idéale. Un codeur informe le variateur de la vitesse et de la position spécifiques du rotor. Pour les applications à couple constant, comme les mélangeurs ou les extrudeuses, un moteur à inversion de marche est conçu pour s'occuper des lots. Lorsqu'un moteur est fortement sollicité lorsqu'il fonctionne avec un variateur, il s'agit de ce moteur.

Quels sont les points négatifs qui peuvent survenir si un moteur standard rencontre un onduleur ?

Quelqu'un tente d'économiser un peu d'argent en utilisant un moteur standard avec un onduleur alors qu'il ne devrait pas le faire. Qu'est-ce qui peut se passer ? Plusieurs choses. Tout d'abord, le moteur peut surchauffer. Le ventilateur de refroidissement d'un moteur standard ralentit en même temps que le moteur. À faible vitesse, le moteur n'est pas suffisamment refroidi et peut devenir très chaud. Cette chaleur endommage l'isolation et les roulements.

Les pointes de tension provenant de la sortie PWM du variateur peuvent attaquer le système d'isolation du moteur. L'isolation d'un moteur standard n'est généralement pas conçue pour résister à des pointes de tension plus élevées. Avec le temps, l'isolation peut se dégrader, ce qui entraîne un court-circuit et un moteur à l'arrêt. C'est l'une des raisons les plus courantes pour lesquelles un moteur standard tombe en panne lorsqu'il est utilisé avec un onduleur.

Vous pouvez également entendre des bruits inhabituels provenant du moteur ou constater que les courants de l'arbre du moteur causent des problèmes au niveau du système de roulements. Le moteur peut ne pas être en mesure de fournir un couple adéquat, en particulier à faible vitesse, de sorte qu'il ne peut pas faire monter la charge en régime ou la maintenir en mouvement. En d'autres termes, l'utilisation d'un moteur standard là où un moteur à onduleur est nécessaire peut entraîner une défaillance précoce du moteur, une perte de temps de production et des dépenses supplémentaires à l'avenir. Le moteur n'est tout simplement pas conçu pour ce type de travail.

Comment déterminer le moteur idéal pour ma machine ?

Le choix d'un moteur standard ou d'un moteur à inverseur se résume à la compréhension de vos besoins. La première question est la suivante : ce moteur sera-t-il régulé par un variateur ou un VFD ? Si la réponse est oui, un moteur à inverseur est généralement le choix le plus sûr et le plus judicieux pour le moteur et le système d'entraînement.

Ensuite, réfléchissez aux exigences de l'application. Quelle est la plage de vitesse requise ? Le moteur fonctionnera-t-il à faible vitesse pendant de longues périodes ? Doit-il créer un couple constant sur toute sa plage de vitesse ? Quel est le cycle d'utilisation du moteur ? Les réponses à ces questions permettent de déterminer le moteur le mieux adapté. Vérifiez les données de la plaque signalétique de votre moteur actuel si vous en remplacez un, mais tenez également compte du fait que l'application a changé.

Si vous avez besoin d'une vitesse précise, d'un fonctionnement à vitesse variable, ou si le moteur fait partie d'un système qui nécessite des performances dynamiques élevées, vous devez vous orienter vers un moteur à inverseur. Si le moteur doit simplement s'activer et passer à une vitesse unique et stable alimentée directement par le courant alternatif (comme un simple ventilateur), un moteur standard ou un moteur à usage général fera très bien l'affaire. La consultation d'un expert en moteurs peut également vous aider à trouver le moteur adapté à vos besoins.

Les temps actuels : Un moteur standard peut-il supporter un variateur ?

Peut-on déjà utiliser un onduleur avec un moteur standard ? Occasionnellement, oui, mais avec des "si" et des "mais" importants. Si un moteur standard n'est alimenté par un variateur que pour une plage de vitesse très limitée, par exemple pas trop en dessous de sa vitesse normale de 60 Hz, et pas pour des durées très longues à ces vitesses réduites, cela peut aller. En outre, si le moteur est surdimensionné par rapport à la charge, il pourrait mieux gérer le stress supplémentaire.

Certaines personnes ajoutent des filtres spéciaux entre l'onduleur et le moteur standard pour supprimer les pointes de tension. Cela peut aider à sécuriser l'isolation du moteur. Il existe également des réactances de ligne qui peuvent être utiles. Toutefois, ces dispositifs sont plus coûteux et plus complexes. Vous devez également faire très attention à la surchauffe du moteur. Un moteur TEFC (Totally Enclosed Fan-Cooled) de conception standard aura du mal à fonctionner à des taux réduits.

Cependant, voici mon conseil honnête : si vous vous apprêtez à utiliser régulièrement un variateur de vitesse pour le contrôle de la vitesse variable, il est généralement préférable d'acheter un moteur pour variateur de vitesse. Essayer de faire fonctionner un moteur standard pour lequel il n'a pas été conçu entraîne généralement des problèmes ultérieurs. La tranquillité d'esprit et la fiabilité que procure l'utilisation d'un moteur adapté à la tâche, comme un moteur à variateur de vitesse, valent souvent le coût initial supplémentaire. Vous devez réfléchir soigneusement à l'utilisation d'un moteur standard avec un variateur de vitesse.

Regardons à l'intérieur : Quelle est la différence dans la fabrication de ces moteurs ?

De l'extérieur, un moteur standard et un moteur à inverseur peuvent sembler comparables. Pourtant, à l'intérieur, il existe des distinctions cruciales, en particulier au niveau de l'alimentation. isolation du moteur et de refroidissement du moteur. Ces modifications rendent le moteur à inverseur beaucoup plus résistant lorsqu'il est associé à un inverseur.

La différence la plus importante est le système d'isolation. Les moteurs à inverseur utilisent un système d'isolation amélioré. Les fils des enroulements du moteur sont dotés d'une isolation plus épaisse et plus résistante. Cela permet au moteur de résister aux pics de tension plus élevés et aux pointes de tension qui peuvent provenir de la sortie PWM d'un VFD. L'isolation d'un moteur standard convient généralement à une alimentation sinusoïdale lisse, mais pas à l'alimentation non sinusoïdale d'un onduleur. Cette meilleure isolation permet d'éviter les pannes précoces.

De même, les moteurs à inverseur disposent généralement d'un meilleur refroidissement. Certains sont conçus pour fonctionner normalement à basse température. D'autres peuvent être équipés de ventilateurs spéciaux qui assurent un bon refroidissement même à faible vitesse, ou ils peuvent être conçus pour un ventilateur de refroidissement séparé à vitesse constante (une soufflerie). Ils ont aussi souvent tendance à avoir des systèmes de roulements plus robustes, dans certains cas avec des roulements isolés pour éviter les dommages électriques (dus aux courants de l'arbre). La conception du rotor de certains moteurs à inverseur peut en outre être optimisée pour un rendement à vitesse variable. L'ensemble de la construction du moteur est conçu pour répondre aux exigences du fonctionnement des variateurs de vitesse.

Le choix d'un moteur à inverseur a-t-il une incidence sur l'énergie et les performances ?

Oui, le choix du bon moteur, en particulier d'un moteur à inverseur lorsqu'on utilise un inverseur, peut faire une grande différence en termes de consommation d'énergie et de performances de l'équipement. L'onduleur lui-même contribue à économiser de l'énergie en permettant au moteur de ne tourner que le temps nécessaire. Cependant, si le moteur n'est pas compatible avec l'onduleur, vous risquez de ne pas bénéficier de toutes ces économies d'énergie.

Un moteur à inverseur est conçu pour fonctionner efficacement sur une plage de vitesses plus large qu'un moteur standard lorsqu'il est alimenté par un variateur de vitesse. Cela signifie qu'il peut offrir un rendement élevé non seulement à pleine vitesse, mais aussi à des vitesses réduites. Un moteur standard peut perdre de son efficacité et surchauffer lorsqu'un variateur le ralentit. Un moteur efficace et bien adapté consomme moins d'énergie.

Pour ce qui est des performances, un moteur à inverseur vous offre un fonctionnement à vitesse variable plus fiable. Il peut fournir un couple constant, ou même pour des applications à couple constant, aidant ainsi votre machine à mieux accomplir son travail. Si vous avez besoin d'un contrôle précis de la vitesse pour une qualité élevée ou pour des applications où la synchronisation de la vitesse est critique, un moteur à inverseur (éventuellement avec un encodeur) offre de meilleures performances dynamiques. Le moteur est capable de répondre aux exigences, ce qui implique un fonctionnement plus souple et un processus plus fiable. L'utilisation d'un moteur approprié ou d'un moteur à inverseur permet aux variateurs de vitesse de faire leur travail et au moteur de fournir une puissance mécanique stable pour l'application.