Les onduleurs font partie des dispositifs clés de l’automatisation industrielle et de l’ingénierie électrique. Ils sont chargés de convertir le courant continu (CC) en courant alternatif (CA) à une fréquence régulée. Cela permet de contrôler en douceur la vitesse, le couple et la direction d’un moteur électrique. Les systèmes d’entraînement modernes ne peuvent fonctionner sans convertisseurs, qui augmentent l’efficacité énergétique, minimisent l’usure des composants mécaniques et permettent d’adapter précisément les paramètres de fonctionnement aux exigences du processus de production.

Il existe de nombreux types et variétés d’onduleurs sur le marché – des conceptions monophasées simples aux onduleurs vectoriels avancés et aux onduleurs hybrides fonctionnant avec un système de stockage d’énergie. Chacun a une conception, un mode de fonctionnement et une application spécifiques dans différents secteurs, de l’automatisation à la production d’énergie en passant par les transports.

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Types de base d’onduleurs et leurs applications

Le choix du bon type de variateur dépend d’un certain nombre de facteurs : type de moteur, paramètres de l’alimentation électrique, conditions environnementales, caractéristiques de la charge et utilisation du dispositif dans un système ouvert ou fermé (rétroaction). Vous trouverez ci-dessous une description détaillée des principaux types de variateurs et de leurs applications pratiques dans l’industrie. Il convient de rappeler que la sélection des roulements doit être précédée d’une analyse des conditions de fonctionnement de l’entraînement – en particulier le couple, la direction de la charge et le niveau de bruit requis.

types d'onduleurs

Onduleur monophasé

L’onduleur monophasé est utilisé dans les applications 230 V où la puissance du consommateur ne dépasse généralement pas quelques kilowatts. Ces appareils sont idéaux pour les petits moteurs entraînant des ventilateurs, des pompes de circulation, des bandes transporteuses, des mélangeurs ou des compresseurs de faible puissance. Les variateurs pour moteurs monophasés sont utilisés non seulement dans l’industrie légère, mais aussi dans la construction, l’agriculture et les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Ils se caractérisent par un fonctionnement simple, une conception compacte et la possibilité d’être rapidement installés dans une armoire de commande. Les modèles modernes intègrent des fonctions de protection thermique, des filtres anti-bruit et un freinage dynamique.

Onduleur triphasé

Le convertisseur triphasé est conçu pour être utilisé avec des moteurs triphasés alimentés en 400 V. Dans l’industrie, on le trouve pratiquement partout : dans les chaînes de montage, les machines-outils à commande numérique, les convoyeurs, les ascenseurs, les compresseurs, les machines de moulage par injection ou les grues. Les variateurs pour moteurs triphasés permettent un démarrage en douceur, une limitation des courants d’appel et un contrôle total de la vitesse et du couple du moteur. En fonction de vos besoins, ils peuvent fonctionner avec des capteurs de vitesse, des encodeurs ou des résolveurs pour être intégrés dans des systèmes de contrôle PLC et HMI.

Les onduleurs triphasés modernes disposent de fonctions de communication étendues – ils prennent en charge des protocoles industriels tels que PROFINET, EtherCAT, CANopen ou Modbus. Ils peuvent donc faire partie de systèmes d’automatisation intégrés et les paramètres de fonctionnement peuvent être surveillés à partir du panneau de commande ou à distance via un réseau industriel.

Onduleurs scalaires et onduleurs vectoriels

En fonction de la méthode de contrôle, les onduleurs sont divisés en onduleurs scalaires et onduleurs vectoriels.

  • Les convertisseurs scalaires (V/f) fonctionnent selon le principe simple du contrôle proportionnel de la tension et de la fréquence. Ils sont simples à configurer, peu coûteux et suffisants pour les entraînements à couple de charge constant. Ils ont trouvé des applications dans les pompes, les ventilateurs et les lignes de convoyage simples, entre autres, où un contrôle précis du couple n’est pas nécessaire.
  • Les convertisseurs vectoriels analysent le courant et la tension en temps réel, recalculant le vecteur champ magnétique dans le moteur. Cela permet un contrôle très précis du couple, même à faible vitesse. Ils sont utilisés dans les systèmes nécessitant une dynamique élevée, par exemple dans les machines-outils à commande numérique, les robots industriels, les entraînements de grues ou les systèmes de positionnement. Les versions à boucle fermée offrent la plus grande précision de contrôle, tandis que les versions à contrôle vectoriel sans capteur simplifient la conception sans sacrifier la qualité du contrôle.

Onduleurs à courant alternatif et à courant continu – principales différences

Les onduleurs diffèrent également par le type d’énergie qu’ils convertissent. Les onduleurs de tension (CA) et les onduleurs de courant (CC) fonctionnent selon des principes différents et leur sélection dépend des caractéristiques de l’application.

  • Les onduleurs de tension (AC) régulent la tension et la fréquence de sortie. Il s’agit du type de variateur le plus courant dans les entraînements industriels, car il permet un contrôle précis de la vitesse tout en conservant un rendement élevé. Ils sont utilisés dans les ventilateurs, les pompes, les convoyeurs et les machines de production.
  • Les variateurs de courant (CC) contrôlent le courant et fournissent un couple très stable. Ils sont utilisés dans les entraînements à forte inertie et à couple élevé, par exemple dans les aciéries, les systèmes de grue et les convoyeurs miniers. Ils se caractérisent par leur construction robuste et leur grande résistance aux surcharges.
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Types particuliers d’onduleurs utilisés dans l’automatisation industrielle

Onduleurs à semi-conducteurs

Les onduleurs à semi-conducteurs sont désormais la norme en matière d’automatisation industrielle. Ils sont construits avec des IGBT, des MOSFET ou des thyristors, qui agissent comme des éléments de commutation à grande vitesse. Par conséquent, les onduleurs de ce type atteignent un rendement très élevé (supérieur à 95 %), minimisent les pertes thermiques et permettent de fonctionner à des fréquences de commutation élevées. Ils sont utilisés dans la plupart des machines industrielles modernes, des robots, des servomoteurs et des systèmes d’énergie renouvelable.

Onduleurs sans transformateur

Les onduleurs sans transformateur sont des solutions de pointe qui se passent du transformateur d’isolement classique. Ils sont donc plus légers, plus compacts et ont un meilleur rendement énergétique. Ils sont principalement utilisés dans le secteur photovoltaïque et dans les systèmes d’alimentation sans interruption (ASI). Ils permettent de fonctionner avec des tensions d’entrée élevées et garantissent des pertes de conversion minimales, ce qui réduit les coûts d’exploitation.

Contactez l’onduleur

Le convertisseur à contact est une conception historique dans laquelle le changement de direction du courant est réalisé par des interrupteurs mécaniques ou des contacts électromagnétiques. Bien qu’ils soient aujourd’hui presque entièrement remplacés par des inverseurs à semi-conducteurs, on les trouve encore dans des systèmes d’entraînement simples, dans d’anciennes lignes de production ou dans des équipements exigeant une faible précision.

Onduleurs hybrides

Les onduleurs hybrides sont des dispositifs technologiquement avancés qui combinent les fonctions des convertisseurs AC/DC classiques avec des capacités de stockage d’énergie. Ils permettent une interaction avec les panneaux photovoltaïques, le réseau électrique et les batteries. Ils garantissent ainsi une alimentation électrique ininterrompue et une utilisation efficace des énergies renouvelables. Ils sont utilisés aussi bien dans l’industrie que dans les bâtiments intelligents et les infrastructures critiques.

onduleur

Onduleurs spécifiques au fabricant

  • L’onduleur Siemens – série Sinamics est une solution complète pour l’industrie. Il permet l’intégration avec les systèmes de contrôle Simatic, la prise en charge de la communication PROFINET et les diagnostics en ligne. Il se distingue par sa fiabilité et sa large gamme de puissance – de quelques watts à des centaines de kilowatts.
  • Onduleur Schneider – Les modèles populaires de la série Altivar offrent une interface intuitive, des fonctions de sécurité étendues et la possibilité de fonctionner dans des environnements difficiles. Ils sont idéaux pour les applications de CVC, d’ascenseurs, de pompes et de convoyeurs.
  • Onduleurs Lenze – appareils compacts à haut rendement, utilisés dans les machines d’emballage, de transport et d’assemblage. Faciles à programmer et à intégrer dans les réseaux industriels.
  • Inverseur Indramat (Bosch Rexroth) – principalement utilisé dans les commandes numériques et les systèmes robotiques. Il offre une très grande précision de contrôle et une résistance aux surcharges.
  • Variateur Yaskawa – précision et fiabilité japonaises. Les séries A1000 et V1000 sont des variateurs hautement dynamiques utilisés dans les servomoteurs et l’automatisation de précision.

Conseils pratiques sur les onduleurs pour les ingénieurs et les techniciens

  • Adaptez toujours le variateur au courant nominal du moteur, et pas seulement à la puissance. Une mauvaise adaptation peut entraîner une surchauffe.
  • Dans les environnements où les interférences électriques sont importantes, utilisez des câbles blindés et des selfs en ferrite pour éviter les interférences de communication.
  • Choisissez des variateurs scalaires pour les applications à couple de charge variable (pompes, ventilateurs, etc.) et des variateurs vectoriels pour les entraînements nécessitant une dynamique élevée.
  • Pour les systèmes utilisant des SER, envisagez d’utiliser des onduleurs hybrides avec tampon d’énergie afin d’accroître la stabilité de l’alimentation électrique.
  • Nettoyez régulièrement le dissipateur thermique de l’onduleur et vérifiez l’état des filtres pour éviter la surchauffe et la défaillance des systèmes d’alimentation.

Les variateurs sont au cœur des systèmes d’entraînement modernes. Leur sélection et leur fonctionnement corrects déterminent les performances, la sécurité et l’efficacité énergétique de l’ensemble du système. RGB Electronics propose des variateurs monophasés et triphasés, ainsi que des solutions spécialisées telles que des variateurs vectoriels, des variateurs à semi-conducteurs ou des variateurs hybrides de fabricants renommés tels que Siemens, Schneider, Lenze, Indramat et Yaskawa. Nous proposons des diagnostics complets, la réparation et le reconditionnement des onduleurs industriels avec une assistance technique complète de la part de nos ingénieurs de service.

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