Il est bien connu que les convertisseurs de fréquence peuvent être classés en convertisseurs élévateurs ou abaisseurs, en fonction des exigences de conversion de fréquence du courant alternatif propres à diverses applications industrielles. La plupart des usines utilisant des machines électriques importées doivent souvent intégrer des convertisseurs de fréquence à la partie supérieure ou inférieure de ces machines. Il est donc essentiel de souligner que le convertisseur de fréquence rotatif, qui régule la fréquence de l'alimentation électrique, n'est pas un concept nouveau dans le secteur de l'énergie électrique. Cet article décrit les principes de fonctionnement du convertisseur de fréquence rotatif, ses problèmes, ses avantages et les autres atouts liés à son utilisation. À l'issue de sa lecture, le lecteur comprendra la composition des convertisseurs de fréquence rotatifs et leur importance actuelle.
Introduction aux convertisseurs de fréquence rotatifs
Les convertisseurs rotatifs sont des machines permettant de convertir l'énergie électrique d'une fréquence à une autre. Ils y parviennent en couplant mécaniquement un générateur et un moteur électrique. Le moteur fonctionne à une fréquence donnée, tandis que la sortie du convertisseur rotatif atteint la fréquence souhaitée. Ceci est particulièrement avantageux pour les appareils utilisant des normes de puissance différentes, comme 50 Hz et 60 Hz. C'est pourquoi les convertisseurs rotatifs sont utilisés pour convertir le courant de 50 Hz en 60 Hz. Grâce à leur conception robuste et à leur fonctionnement fiable, les convertisseurs rotatifs sont couramment utilisés dans les services industriels et les transports, notamment dans les secteurs de l'aviation et du transport maritime, afin de garantir une alimentation électrique stable et fiable.
Définition et objectif des convertisseurs de fréquence rotatifs
Les convertisseurs de fréquence rotatifs sont des systèmes électromécaniques conçus pour adapter la fréquence de l'énergie électrique aux besoins de fonctionnement d'un ou plusieurs équipements, quel que soit leur emplacement. Ces dispositifs convertissent la fréquence grâce à un moteur électrique qui entraîne un générateur, produisant ainsi une fréquence de sortie différente de la fréquence d'entrée. Cette adaptation de la puissance électrique permet aux machines de fonctionner même avec un réseau électrique à fréquences différentes, comme 50 Hz et 60 Hz, fréquences courantes.
Les progrès récents en matière de matériaux et d'ingénierie ont permis de développer des convertisseurs de fréquence rotatifs bien plus performants qu'auparavant. Ces avancées ont considérablement amélioré leur efficacité, leur facilité de maintenance et leur durabilité. Capables de gérer des niveaux de puissance élevés, ils répondent à un besoin essentiel dans des domaines d'application critiques tels que la simulation dans l'industrie aérospatiale, divers procédés de fabrication et les opérations maritimes, où une fréquence stable est indispensable. De plus, ils garantissent la performance et la sécurité des équipements grâce à une alimentation électrique optimale dans des circuits parfaitement protégés contre les perturbations du réseau. Ces atouts soulignent l'importance des convertisseurs de fréquence rotatifs pour l'harmonisation des normes de fréquence électrique à l'échelle mondiale et le développement d'une énergie durable.
Composants clés d'un convertisseur de fréquence rotatif
| Composant | Description |
|---|---|
| Force motrice | Fournit l'énergie mécanique nécessaire au fonctionnement du système. |
| Alternateur | Convertit l'énergie mécanique en courant alternatif. |
| Moteur rotatif | Maintient une vitesse de rotation et un couple constants. |
| Système de refroidissement | Régule la température pendant son fonctionnement. |
| Panneau de configuration | Offre des fonctions de contrôle opérationnel et de surveillance. |
| Régulateur de tension automatique (AVR) | Stabilise efficacement la tension de sortie. |
| Bearings | Réduit la friction et favorise le mouvement rotatif. |
| Système de lubrification | Assure un fonctionnement optimal en minimisant l'usure. |
| Bornes d'entrée/sortie d'alimentation | Facilite les connexions électriques sans faille. |
| Cadre et boîtier | Protège les composants des facteurs environnementaux. |
Différence entre les convertisseurs de fréquence rotatifs et statiques
| Paramètre clé | Convertisseur de fréquence rotatif | Convertisseur de fréquence statique |
|---|---|---|
| Conception et composants | Utilise un groupe motogénérateur | Utilise des composants électroniques à semi-conducteurs |
| L'efficacité énergétique | Généralement moins efficace | Haute efficacité énergétique |
| Entretien | Nécessite un entretien mécanique régulier | Maintenance minimale requise |
| Taille et poids | Plus volumineux et plus lourd | Compact et léger |
| Niveau de bruit | Produit un bruit mécanique | Fonctionnement pratiquement silencieux |
| Temps de démarrage | Temps de démarrage plus long | Démarrage instantané |
| Durabilité | Durable sous de lourdes charges | Sensible aux surtensions électriques |
| Coût initial | Coût initial généralement plus élevé | Généralement plus abordable |
| Power Quality | Gère bien les variations de charge | Des filtres peuvent être nécessaires pour assurer la stabilité. |
| Applications | Convient aux opérations à grande échelle | Idéal pour les tâches de précision à petite échelle |
Concepts fondamentaux de la conversion de fréquence
Modifier la fréquence d'un signal électrique pour l'adapter à un appareil ou un système donné est ce que l'on appelle la conversion de fréquence. Cette modification s'effectue grâce à un convertisseur de fréquence, capable de faire varier la fréquence d'entrée ou de sortie au niveau souhaité. L'objectif principal de la conversion de fréquence est d'optimiser la source d'alimentation et l'équipement utilisé afin d'obtenir de meilleures performances. La conversion de fréquence est essentielle dans les variateurs de vitesse, les systèmes d'énergie solaire et les onduleurs pour aéronefs. Les paramètres généralement pris en compte incluent les variations de fréquence d'entrée et de sortie, les caractéristiques de la charge et le rendement de conversion global.
Principes de base de la conversion de fréquence
La conversion de fréquence utilisée dans les équipements d'électronique de puissance nécessite un courant alternatif (CA) en entrée pour moduler la fréquence de différents dispositifs, généralement une bobine d'induction. Dans ce cas, la forme d'onde est modifiée pour augmenter la fréquence, mais les modifications apportées aux composants de base restent minimes. Ce traitement est généralement effectué entre différents éléments d'électronique de puissance, tels que les diodes, les transistors et les thyratrons. Les systèmes de conversion récemment disponibles utilisent donc des dispositifs de pointe aux performances améliorées. Parmi ces dispositifs, on peut citer les transistors bipolaires de puissance (IGBT), les transistors au nitrure de gallium (GaN) et les transistors au carbure de silicium (SiC).
Lors de la conversion de fréquence, il est essentiel de prendre en compte plusieurs paramètres cruciaux tels que la distorsion harmonique totale (THD), la correction du facteur de puissance (PFC) et la gestion thermique. Minimiser la valeur SVT permet d'éliminer toute contamination nuisible du signal de sortie, susceptible de perturber ou d'endommager les appareils destinés aux laboratoires et au secteur médical. La PFC harmonise les formes d'onde de la tension et du courant afin d'améliorer le rendement énergétique global du système. Les technologies de refroidissement avancées, telles que les dispositifs de refroidissement intégrés à l'alimentation, permettent de gérer efficacement la température du système, ce qui est primordial pour les applications de forte puissance en raison des risques liés à la chaleur.
Comment les fréquences sont générées et régulées
Plusieurs méthodes sont utilisées pour générer des fréquences lors du fonctionnement et du contrôle de dispositifs tels que les circuits oscillants, les mécanismes de synchronisation et les systèmes de régulation avancés. La génération de fréquence primaire repose sur un oscillateur, comme un oscillateur à cristal ou un oscillateur commandé en tension (VCO), qui permet de générer une fréquence stable. Ces oscillateurs utilisent des matériaux comme le quartz pour exploiter leurs propriétés avantageuses et obtenir une sortie stable. Une fois développés, les générateurs de fréquence sont contrôlés par des boucles à verrouillage de phase (PLL), qui permettent d'aligner la fréquence de sortie finale sur un signal de référence.
Ce dispositif garantit la précision de la fréquence et sa conformité aux exigences du système en toutes circonstances, même en cas de perturbations ou de variations des entrées ou sorties. De plus, les applications actuelles du traitement numérique du signal (DSP) ont considérablement amélioré le contrôle en temps réel des écarts de fréquence grâce à des mesures correctives rapides et efficaces. Ces systèmes sont indispensables dans de nombreux secteurs, notamment les télécommunications, les réseaux électriques et les procédés industriels, où la précision et la stabilité des performances sont des critères essentiels.
Le rôle des éléments rotatifs dans la conversion de fréquence
Les mécanismes rotatifs, tels que les machines synchrones et les alternateurs, jouent un rôle essentiel dans la conversion de fréquence. Ils permettent principalement d'adapter les fréquences d'entrée et de sortie afin d'assurer une conversion efficace de l'énergie électrique. Une machine de ce type fonctionne généralement à une vitesse de rotation constante, proportionnelle à la fréquence du réseau, condition nécessaire à son fonctionnement au sein de systèmes de conversion d'énergie spécifiques. L'utilisation de convertisseurs électriques rotatifs intégrés, basés sur des topologies de commande avancées, comme les cycloconvertisseurs et les machines asynchrones à double alimentation (MADA), améliore les performances et l'applicabilité.
Avec des modifications minimales, ces dispositifs jouent un rôle primordial dans l'utilisation des fréquences de puissance continues, idéales pour moduler les niveaux de fréquence de rotation lors de la production d'énergie renouvelable, notamment pour les systèmes de modulation de fréquence d'entrée des éoliennes à tubes à vide. Cette approche repose sur des matériaux accessibles et trouve de nombreuses applications dans des systèmes intégrant des composants modernes, tels que des pièces électroniques.
Mécanismes de fonctionnement des convertisseurs de fréquence rotatifs
Les convertisseurs de fréquence rotatifs utilisent un moteur associé à une génératrice. Le moteur tourne à une fréquence donnée, tant qu'il est alimenté, et entraîne la génératrice qui fournit une fréquence de sortie très précise. Ces systèmes de conversion de fréquence exploitent la rotation mécanique pour obtenir la fréquence de sortie et garantir une puissance stable même dans des conditions difficiles. Le moteur, la génératrice et les systèmes d'accouplement sont les principaux éléments de ces systèmes ; leur conception doit donc être rigoureuse pour assurer leur efficacité et leur longévité. Les systèmes rotatifs sont particulièrement avantageux pour les applications exigeant une forte puissance et une grande robustesse, car ils fonctionnent même en cas de fluctuations de charge.
Comment fonctionnent les convertisseurs de fréquence rotatifs
Les convertisseurs de fréquence rotatifs fonctionnent par transfert d'énergie naturel à travers l'entrée et la sortie de la machine électrique. Il est important d'identifier les différentes étapes : le moteur d'entrée, alimenté par le réseau électrique, et qui utilise une fréquence non conventionnelle incompatible avec la technologie cible et le processus ultérieur. La plupart des applications de moteurs utilisent un moteur pour entraîner un générateur ou nécessitent une vitesse de sortie différente.
Un groupe motopropulseur offre de bonnes performances s'il est calibré et conçu avec précision, s'il intègre des enroulements légers et économes en ressources, des roulements à billes de qualité et un système de refroidissement spécialisé. Parmi les autres progrès technologiques, on peut citer l'utilisation de systèmes experts et le contrôle des vibrations dans les convertisseurs rotatifs modernes. Grâce à ces avancées, il est possible d'atteindre les niveaux de performance requis, même dans des environnements difficiles et/ou sous des conditions de charge variables, domaines d'application les plus fréquents des dispositifs de modification de fréquence, notamment dans les secteurs de l'aérospatiale, du naval et de la fabrication sur mesure.
Comprendre le cycle du convertisseur rotatif
La conversion de l'énergie électrique en sortie souhaitée fréquence et tension Le processus est ainsi atteint. Au démarrage du convertisseur rotatif, la production d'un champ magnétique tournant déclenche une phase initiale. Ce champ interagit avec la pièce rotative, créant de l'énergie mécanique qui est ensuite convertie en énergie électrique, amplifiée d'une certaine manière. Dans un système de cette complexité, le niveau de pertes et de conversions dépend des matériaux utilisés et, bien sûr, des principes scientifiques mis en œuvre pour la conception du moteur. Ces principes attribuent des pertes électriques plus faibles à un rotor donné et des pertes électriques plus importantes à un stator dont les enroulements contiennent une forte concentration de cuivre.
Des efforts ont démontré l'importance de certains indicateurs d'efficacité dans la description des systèmes de convertisseurs rotatifs. Par exemple, le coefficient de conversion énergétique a dépassé 95 %, grâce à l'utilisation de matériaux isolants plus performants et de techniques d'évacuation de la chaleur optimisées. Concrètement, l'emploi de systèmes de courant permet de détecter et de corriger immédiatement les variations de charge et l'état du convertisseur, évitant ainsi les arrêts coûteux et prolongeant la durée d'utilisation des systèmes. Ces résultats soulignent l'importance des machines rotatives pour les applications exigeant une fiabilité et une précision élevées, telles que l'alimentation électrique des aéronefs et la gestion de l'énergie des centres de données.
Processus de conversion de phase dans les convertisseurs de fréquence rotatifs
Les convertisseurs de fréquence rotatifs utilisent un processus de conversion de phase temporelle qui combine forces mécaniques et électromagnétiques pour obtenir une fréquence et une tension de sortie très précises, parfaitement alignées sur le courant d'entrée. Dans certains cas, le courant entrant, dont la fréquence correspond à celle de la source, est acheminé vers le convertisseur puis vers divers moteurs grâce à des pièces rotatives telles que des disques de rotor ou des volants d'inertie. Ce mouvement est essentiel pour obtenir les caractéristiques principales souhaitées du système à partir de l'énergie d'entrée.
De plus, au sein du convertisseur, l'alternateur (dont le fonctionnement pourrait être décrit selon la terminologie des grues) tourne avec la masse en rotation afin de fournir la puissance de sortie souhaitée à la fréquence et à la phase voulues. De même, il est possible de convertir une alimentation monophasée en une alimentation triphasée, ou de modifier la fréquence du réseau électrique national de 60 Hz à 50 Hz pour s'adapter aux exigences des équipements étrangers. Ces modifications du mode de fonctionnement dépendent également de la vitesse de rotation du rotor, du type de connexion de l'enroulement statorique et du couple maximal admissible transmissible à l'arbre.
Les progrès réalisés dans le domaine des matériaux et des systèmes de contrôle ont profondément modifié le fonctionnement des machines. Les convertisseurs de fréquence rotatifs actuels sont composés de composants usinés avec précision et réglés avec finesse, ainsi que de structures de stabilisation dynamique conçues pour minimiser les pertes mécaniques. Ces transformateurs peuvent être associés à des systèmes de contrôle intelligents afin de surveiller les variations de la charge alimentée par la fréquence de sortie et d'ajuster cette dernière en conséquence. De plus, la réduction de la distorsion harmonique est possible grâce à l'utilisation de systèmes de filtrage plus performants, qui contribuent à éliminer les distorsions et à restaurer la pureté du signal. C'est grâce à ces avancées que l'utilisation de convertisseurs de fréquence rotatifs dans ces systèmes s'avère indispensable.
Applications des convertisseurs de fréquence rotatifs
Les industries exigeant des réglages de puissance précis et le maintien de la stabilité du système nécessitent tous les services requis pour le transport d'énergie interétatique. L'utilisation de ces technologies est importante dans l'aviation pour plusieurs raisons : elles servent de source au sol, contribuant au bon fonctionnement des systèmes de l'aéronef lors des opérations de maintenance, de réparation et de contrôle qualité, notamment avant le vol. De plus, elles sont utiles dans les centrales électriques où différentes normes de fréquence sont utilisées pour certains équipements de production et pour le réseau électrique national. On observe également un usage fréquent de convertisseurs dans les laboratoires de recherche, qui les utilisent couramment à ces fins.
Applications industrielles des convertisseurs de fréquence rotatifs
Les convertisseurs de fréquence rotatifs ont connu des évolutions majeures ces dernières décennies, leurs performances s'étant considérablement améliorées grâce aux progrès de l'électronique de puissance. Les servoconvertisseurs de pointe permettent à ces appareils de fournir les fréquences requises avec une grande précision, une condition essentielle au bon fonctionnement des processus industriels. On peut citer en exemple les industries manufacturières dont la production dépasse les niveaux habituels, notamment dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile, où l'utilisation de machines à commande numérique et de systèmes d'automatisation exige une alimentation électrique stable et fiable.
De plus, on observe depuis peu une utilisation croissante des convertisseurs de fréquence rotatifs dans le domaine des énergies renouvelables. Ces convertisseurs jouent un rôle essentiel dans l'intégration des sources d'énergie renouvelables variables au réseau, en adaptant la puissance de sortie à la fréquence du réseau local. Ceci est particulièrement précieux pour les parcs éoliens et les installations photovoltaïques, et améliore le rendement du réseau et sa résistance aux perturbations. C'est cet équilibre optimal entre fiabilité, rentabilité et flexibilité qui fait des convertisseurs de fréquence rotatifs un élément indispensable des infrastructures industrielles actuelles.
Utilisation dans les systèmes d'énergie renouvelable
L'un des principaux avantages des convertisseurs de fréquence rotatifs réside dans l'intégration des systèmes d'énergies renouvelables au réseau électrique. Ainsi, dans le cas de l'énergie éolienne, la rotation des pales des turbines engendre généralement des variations de fréquence électrique. Dans ces situations, les convertisseurs rotatifs se révèlent très utiles car ils permettent de lisser ces variations, facilitant ainsi la production d'électricité en phase avec le réseau standard sans perte d'énergie. De même, les systèmes photovoltaïques, qui produisent de l'électricité en fonction des variations de l'ensoleillement, bénéficient grandement de l'utilisation de convertisseurs de fréquence rotatifs assurant une conversion d'énergie continue et uniforme.
L'état de la technologie des convertisseurs de fréquence rotatifs a connu une évolution constante ces dernières années, avec l'intégration de systèmes de contrôle variables et de composants à haut rendement énergétique, ce qui a permis d'améliorer encore leurs performances. Ces améliorations contribuent à une transmission de puissance plus efficace et à une meilleure stabilité de la fréquence, et sont donc essentielles à la transition harmonieuse vers des pratiques énergétiques plus durables à l'échelle mondiale.
Rôle dans les entraînements de moteurs électriques
L'utilisation des convertisseurs de fréquence rotatifs dans la commande des machines électriques, notamment pour les entraînements de moteurs électriques, où un contrôle précis de la vitesse et du couple est indispensable, soulève une question cruciale et complexe en génie énergétique. Leur rôle consiste à convertir une puissance d'entrée à fréquence fixe en une fréquence de sortie variable, offrant ainsi aux moteurs une grande flexibilité de fonctionnement, leur permettant de s'adapter efficacement aux besoins. Cette caractéristique est particulièrement importante dans des secteurs tels que la production industrielle, l'aérospatiale et les transports, où la vitesse et la fiabilité des machines motorisées sont primordiales.
Des conditions de fonctionnement améliorées, une réduction des contraintes mécaniques et une consommation d'énergie moindre ne sont que quelques-uns des avantages attendus de cette évolution. Il convient de souligner que les convertisseurs ferrorotatifs modernes intègrent une surveillance de sécurité renforcée et des alarmes de défaut, garantissant ainsi un contrôle précis et minimisant les temps d'arrêt dus à des pannes ou des défaillances mécaniques. Ces améliorations soulignent leur importance dans l'automatisation industrielle et d'autres applications permettant des économies d'énergie.
Pratiques de maintenance pour les convertisseurs de fréquence rotatifs
- Inspections de routine
Effectuez des contrôles réguliers concernant toute usure, surchauffe ou vibration inattendue des composants mobiles et des connexions électriques afin de déceler rapidement tout problème éventuel. - Nettoyage
Assurez-vous de la propreté du boîtier, de la planéité des surfaces de fonctionnement, de l'absence de poussière et de débris pouvant s'accumuler sur les orifices de ventilation ou les parties internes, et ainsi limiter la ventilation et la surchauffe. - Lubrification
Il est nécessaire de prévoir occasionnellement des lubrifiants pour le fonctionnement du composant concerné, conformément aux recommandations du manuel d'utilisation du fabricant, afin de réduire l'usure et d'éviter les perturbations mécaniques inutiles. - Essais et étalonnage
Effectuez des tests de charge périodiquement, en mettant l'accent sur la précision lors de la sortie de tension et fréquenceLes commandes sont calibrées en conséquence afin de maintenir le niveau d'efficacité. - Entretien du système de refroidissement
Assurez-vous que les ventilateurs, par exemple, ou le système de refroidissement liquide sont en bon état afin de pouvoir contrôler la hausse des températures du système sans panne. - Remplacement de composant
En matière de maintenance préventive, les éléments usés ou détériorés, tels que les roulements ou les filtres, doivent être remplacés afin de prévenir les pannes inattendues et d'éviter des temps d'arrêt coûteux.
Meilleures pratiques pour prolonger la durée de vie du convertisseur
- Respecter les directives du fabricant
Pour un fonctionnement optimal du convertisseur, il est impératif de respecter scrupuleusement toutes les opérations d'entretien programmées, les conditions d'utilisation et les précautions décrites dans le manuel du fabricant. Ceci permet de minimiser l'usure et d'assurer une performance durable. - Mettre en œuvre des systèmes de surveillance en temps réel
Utilisez des systèmes d'automatisation pour surveiller la température, les niveaux de charge et les fluctuations de tension. La détection précoce de tout défaut, même anormal, permettra d'anticiper une panne et de prendre les mesures correctives nécessaires avant qu'elle ne survienne et n'entraîne des dommages importants. - Effectuer un équilibrage de charge
Évitez la surutilisation du transcodeur et répartissez la charge en fonction de la dynamique de la trame. Un fonctionnement prolongé à des capacités maximales ou supérieures entraîne une usure prématurée des composants critiques de l'outil. - Assurer le contrôle environnemental
Maintenez la température, l'humidité relative et la propreté de l'environnement de travail dans les limites prescrites. La poussière et les températures élevées réduisent généralement l'efficacité des convertisseurs ; il est donc essentiel de les refroidir grâce à une ventilation et une filtration de l'air adéquates. - Mise à jour du micrologiciel et du logiciel
Veillez à ce que le micrologiciel et les logiciels associés utilisés pour contrôler les convertisseurs soient régulièrement mis à jour afin de s'adapter aux évolutions technologiques et de bénéficier des gains de performance ou de corriger les défauts ou problèmes logiciels introduits par le fabricant de l'appareil. - Utiliser des stratégies de maintenance prédictive
Effectuez une maintenance prédictive et des diagnostics en temps réel pour une surveillance précise de l'état de chaque composant. Cela permet d'intervenir avant la panne et d'assurer ainsi une durée de vie du système supérieure aux limites des garanties.
Quand faire appel à des services de maintenance professionnels
Savoir quand faire appel à des services professionnels nécessite généralement d'évaluer l'ampleur du problème, le matériel concerné et, surtout, les risques liés à une mauvaise manipulation. L'utilisateur peut agir de manière proactive si les signes suivants apparaissent : dysfonctionnements répétés du système malgré un entretien régulier, bruits et/ou vibrations anormaux (indiquant une possible panne mécanique), et messages d'erreur (signifiant la présence de défauts ou d'erreurs potentiellement déstabilisants).
On a de nouveau fait appel à des professionnels, notamment pour des équipements systématiques comme l'imagerie thermique et les ultrasons, dont l'interprétation précise des données est complexe. Les opérations, les dispositifs et autres pièces de machines essentielles, sujettes aux pannes ou à l'usure, nécessitent davantage de temps et d'outils pour leur réparation. Le recours à des experts permet de respecter les normes de sécurité de l'entreprise et, surtout, d'apporter des modifications aux paramètres techniques, améliorant ainsi le cycle de vie et le fonctionnement des équipements de manière plus efficace, structurée et transparente.
Sources de référence
Foire Aux Questions (FAQ)
Qu'est-ce qu'un convertisseur de fréquence rotatif ?
Un convertisseur de fréquence rotatif est un convertisseur électrique composé d'un moteur à induction et d'une génératrice montés sur le même arbre, permettant de modifier la fréquence du courant électrique. Cet équipement électrique convertit le courant alternatif en énergie mécanique rotative, puis le reconvertit en courant alternatif à la fréquence souhaitée. Ces systèmes sont généralement utilisés pour produire du courant triphasé lorsque la fréquence du réseau électrique ou d'une autre phase ne convient pas. Ils permettent par exemple de fournir du 400 Hz et d'autres fréquences pour les systèmes avioniques et les équipements industriels.
Comment fonctionne un convertisseur de fréquence ?
Le rôle d'un convertisseur de fréquence est d'adapter la fréquence de fonctionnement d'un générateur alimenté par un moteur électrique à celle de la source d'alimentation. Le principe de fonctionnement d'un convertisseur de fréquence repose sur la détermination de la vitesse de rotation du rotor et du nombre de pôles du générateur permettant d'obtenir la fréquence souhaitée (par exemple, le nombre de pôles multiplié par la vitesse de rotation du rotor). Dans un convertisseur rotatif, le moteur et le générateur sont conçus avec un seul arbre et l'énergie est échangée par celui-ci. La puissance est également divisée en deux types de convertisseurs : les convertisseurs statiques et les convertisseurs rotatifs. Le convertisseur statique, très simple, est constitué d'étages redresseur et onduleur montés en série afin de rendre la fréquence du courant alternatif variable. Dans ce cas, les deux étages fonctionnent en permanence.
Quelle est la différence entre un convertisseur de phase et un convertisseur de phase rotatif ?
Un convertisseur de phase est un dispositif qui transforme le courant monophasé en courant alternatif triphasé en intégrant une roue libre, un moteur à induction et une génératrice pour créer une énergie rotative. Il exploite le flux magnétique et le mouvement du moteur pour générer la troisième phase, déphasée de 120 degrés par rapport aux deux autres. Par ailleurs, il a été constaté que les convertisseurs de phase à semi-conducteurs sont plus efficaces, car ils augmentent la puissance fournie par le redresseur et l'électronique permettant de compenser les pertes d'énergie. Ce sont ces approches que les groupes électrogènes rotatifs ont privilégiées pour pallier les limitations des semi-conducteurs.
Pourquoi les convertisseurs fonctionnent-ils pour produire du courant triphasé ?
Dans un convertisseur de phase, la géométrie et les angles nécessaires sont générés pour produire un courant triphasé, en veillant à ce que les angles de phase soient toujours séparés de 120 degrés. Dans les conceptions rotatives, le moteur et le générateur sont installés sur le même arbre et la vitesse de rotation permet de définir la fréquence de rotation et le partage de charge, obtenant ainsi une alimentation triphasée équilibrée pour les moteurs à plusieurs nombres de pôles. Ceci est particulièrement important lorsque l'alimentation électrique triphasée est requise pour des équipements fonctionnant à fréquence variable, voire à haute fréquence, comme par exemple à 400 Hz.
