Dans le domaine du contrôle des moteurs industriels, les entraînements à fréquence variable (VFD) jouent un rôle central dans l'optimisation de la consommation d'énergie et l'amélioration des performances du moteur. En tant que fournisseur dédié de VFD 15 kW, je connais bien les subtilités techniques qui rendent ces appareils indispensables dans le paysage industriel moderne. L’un des aspects les plus importants à comprendre lorsqu’on travaille avec des VFD est leur contenu harmonique.
Comprendre les harmoniques dans les VFD
Les harmoniques sont des fréquences multiples de la fréquence fondamentale du système électrique. Dans la plupart des systèmes électriques, la fréquence fondamentale est de 50 Hz ou 60 Hz. Lorsqu'un VFD fonctionne, il utilise des dispositifs de commutation à semi-conducteurs pour convertir le courant alternatif entrant en courant continu, puis de nouveau en courant alternatif à fréquence variable. Ce processus de conversion n’est pas idéal et génère des courants et des tensions électriques à ces fréquences harmoniques.
Le contenu harmonique d'un VFD est une préoccupation importante pour plusieurs raisons. Premièrement, des harmoniques excessives peuvent provoquer une surchauffe des équipements électriques tels que les transformateurs, les moteurs et les câbles. En effet, les courants supplémentaires circulant aux fréquences harmoniques entraînent un chauffage résistif accru selon la formule (P = I^{2}R), où (P) est la dissipation de puissance, (I) est le courant et (R) est la résistance. Deuxièmement, les harmoniques peuvent entraîner des interférences dans les systèmes de communication et autres équipements électroniques sensibles, provoquant des dysfonctionnements et une fiabilité réduite.
Mécanismes de génération d'harmoniques dans un VFD de 15 kW
Un VFD de 15 kW se compose généralement d'un redresseur, d'un lien CC et d'un onduleur. L'étage redresseur, qui est généralement un circuit à base de diodes ou de thyristors, convertit le courant alternatif entrant en courant continu. Au cours de cette conversion, une consommation de courant non linéaire se produit, qui est la principale source d'harmoniques.
Le circuit intermédiaire stocke l’énergie CC et fournit une source de tension stable à l’onduleur. L'onduleur reconvertit ensuite le courant continu en courant alternatif avec une fréquence variable adaptée au contrôle de la vitesse du moteur. L'action de commutation de l'onduleur contribue également à la génération d'harmoniques, bien que généralement dans une moindre mesure que celle du redresseur.
Le spectre harmonique d'un VFD de 15 kW peut être analysé à l'aide de l'analyse de Fourier. Les harmoniques les plus courantes générées par un VFD sont les harmoniques impaires, telles que les 3e, 5e, 7e, 11e et 13e harmoniques. Ces harmoniques sont importantes car elles peuvent provoquer des problèmes spécifiques dans le système électrique. Par exemple, la 3ème harmonique peut conduire à une surcharge du neutre dans les systèmes triphasés à quatre fils, car les 3ème harmoniques des trois phases sont en phase dans le conducteur neutre.
Impact du contenu harmonique sur le système électrique
La présence d'harmoniques dans un VFD de 15 kW peut avoir des conséquences considérables sur l'ensemble du système électrique. Outre les problèmes de surchauffe et d’interférence mentionnés précédemment, les harmoniques peuvent également affecter le facteur de puissance du système. Le facteur de puissance est une mesure de l'efficacité avec laquelle l'énergie électrique est utilisée, et un faible facteur de puissance peut entraîner des coûts énergétiques plus élevés pour l'utilisateur final.
Lorsque des harmoniques sont présentes, la puissance apparente (le produit de la tension et du courant) est supérieure à la puissance réelle (la puissance réellement utilisée pour effectuer le travail). Cette différence est due à la puissance réactive associée aux courants harmoniques. Les services publics facturent souvent aux clients industriels un faible facteur de puissance. La réduction du contenu harmonique peut donc conduire à des économies significatives.
Atténuation des harmoniques dans les VFD de 15 kW
En tant que fournisseur de VFD de 15 kW, je suis conscient qu'il existe plusieurs méthodes pour atténuer le contenu harmonique des VFD. L’une des méthodes les plus courantes consiste à utiliser des filtres passifs. Les filtres passifs sont constitués d'inductances, de condensateurs et de résistances et sont conçus pour offrir des chemins à faible impédance pour des fréquences harmoniques spécifiques. Par exemple, un filtre accordé peut être conçu pour éloigner le courant de la cinquième harmonique du système électrique principal.
Une autre approche consiste à utiliser des filtres d'harmoniques actifs. Les filtres actifs surveillent en permanence les courants harmoniques dans le système et injectent des courants égaux et opposés pour annuler les harmoniques. Bien que les filtres actifs soient plus chers que les filtres passifs, ils offrent une plus grande flexibilité et de meilleures performances, en particulier dans les applications où les caractéristiques de charge changent fréquemment.
Dans certains cas, les VFD multi-impulsions peuvent également être utilisés pour réduire les harmoniques. Un VFD multi-impulsions utilise un transformateur déphaseur pour créer plusieurs phases d'entrée, ce qui peut réduire considérablement le contenu harmonique. Par exemple, un VFD à 12 ou 18 impulsions peut réduire les 5ème et 7ème harmoniques à un niveau très bas.
Nos offres et solutions
En tant que fournisseur de VFD 15 kW, nous comprenons l'importance de fournir des produits de haute qualité à faible contenu harmonique. Nos VFD sont conçus avec une technologie avancée pour minimiser la génération d'harmoniques dès le départ. Nous proposons également une gamme de solutions d’atténuation des harmoniques pour répondre aux besoins spécifiques de nos clients.
Pour ceux qui recherchent un produit fiableVariateur de fréquence pour moteur triphasé, nos VFD 15KW sont un excellent choix. Ils conviennent à une large gamme de moteurs triphasés, offrant un contrôle précis de la vitesse et des économies d'énergie. NotreVFD de contrôle vectorielLes modèles offrent des capacités de contrôle encore plus avancées, permettant un meilleur contrôle du couple et des performances dynamiques.
De plus, nous avons660V - 690V VFDoptions disponibles pour les applications nécessitant un fonctionnement à tension plus élevée. Ces VFD sont conçus pour gérer l'augmentation des contraintes électriques tout en conservant un faible contenu harmonique.
Conclusion et appel à l'action
Comprendre le contenu harmonique d'un VFD de 15 kW est crucial pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des systèmes électriques industriels. En tant que fournisseur, nous nous engageons à fournir à nos clients des VFD qui non seulement répondent à leurs exigences de performances, mais minimisent également les impacts négatifs des harmoniques.
Si vous avez besoin d'un VFD de 15 kW ou si vous avez des questions sur l'atténuation des harmoniques, nous vous encourageons à nous contacter. Notre équipe d'experts est prête à vous aider à sélectionner le produit et la solution adaptés à votre application spécifique. Nous sommes impatients d’avoir l’opportunité de travailler avec vous et de vous aider à optimiser vos systèmes de commande de moteur.
Références
- Brun, H. (2018). Qualité de l'énergie dans les systèmes électriques : compréhension et atténuation des harmoniques. Presse IEEE.
- Smith, J. (2020). Entraînements à fréquence variable : principes et applications. McGraw-Colline.
- Commission électrotechnique internationale (CEI). (2019). CEI 61000 - 3 - 12 : Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 3 - 12 : Limites - Limites des émissions de courants harmoniques (courant d'entrée de l'équipement ≤ 16 A par phase et > 75 A par phase).