Comment faire varier la vitesse de rotation d’un moteur électrique ?

Pour mettre en œuvre certains procédés industriels et domestiques, il est indispensable de faire varier la vitesse de rotation d’un moteur électrique. Il y a encore quelques années, les techniques utilisées pour arriver à ce résultat étaient mécaniques et quelque peu complexes. Mais avec l’arrivée des variateurs de vitesse, une révolution s’est opérée. Désormais, peu importe le type de moteur électrique utilisé dans la chaîne de production concernée, il est possible de trouver un variateur capable d’augmenter ou de réduire sa vitesse de rotation. Cet article aborde les différentes techniques pouvant modifier la vitesse de rotation du moteur électrique de vos appareils industriels, tout en mettant l’accent sur l’utilisation des variateurs de vitesse.

La variation de la vitesse d’un moteur électrique

Pour transformer l’énergie électrique en un mouvement mécanique et inversement, le moteur de tout appareil électronique suggère l’existence d’une vitesse de rotation. Cette dernière est donnée par la constitution du moteur, la nature de l’alimentation et le glissement. Pour plusieurs raisons, il peut être utile de faire varier cette vitesse afin de modifier le fonctionnement du moteur et donc celui de l’appareil.

Pourquoi faire varier la vitesse d’un moteur ?

Modifier la vitesse de rotation d’un moteur permet, dans la majorité des cas, d’accroître ou de réduire sa puissance. Les industriels utilisent en général cette manœuvre pour modifier le régime des appareils afin de les adapter à un autre système. Mais la variation de vitesse permet aussi de démarrer les moteurs de manière progressive, tout en réduisant les éventuelles chutes de tension au sein du réseau et en limitant les courants au démarrage. Elle intervient aussi pour accroître la précision du régulateur de vitesse.

À l’échelle domestique, la variation de vitesse permet souvent de réduire la consommation électrique des appareils et de prolonger leur durée de vie. Mais il peut aussi arriver que l’utilisateur veuille réadapter le moteur d’un appareil donné afin de l’utiliser dans un autre dispositif. Les régimes ne pouvant plus être les mêmes, il sera dans l’obligation d’agir sur la vitesse de rotation de son moteur. Vous désirez reconvertir une pompe, réduire la vitesse d’une hotte de cuisine, modifier le régime d’un aspirateur ou réduire la consommation d’un ventilateur ? Il vous faudra agir sur la vitesse de rotation du moteur de ces appareils.

Comment faire varier la vitesse de rotation d’un moteur ?

Aujourd’hui, il suffit de se rendre chez un distributeur de variateurs de vitesse et de choisir le type de variateur de fréquence qui convient, en fonction du dispositif concerné et des objectifs de la variation que l’on souhaite atteindre. Cette méthode est la plus simple et, selon le cas, la moins coûteuse. En réalité, l’utilisation de systèmes mécaniques permet également de résoudre le problème. Pour cela, il faut se pencher sur le fonctionnement du moteur et déterminer la grandeur qui agit sur la vitesse. Par exemple, dans le cas d’un moteur en courant continu, c’est la tension qui influence la vitesse de rotation et le couple. Ainsi, en modifiant la tension, il sera possible de diminuer ou d’augmenter la rotation.

De façon générale, il est possible d’adopter trois méthodes pour faire varier la vitesse d’un moteur. La première consiste à intervenir sur la constitution même du moteur (changer de condensateur, connecter une diode en série aux phases, etc.). La seconde méthode suggère d’agir sur le glissement, en utilisant un rhéostat rotorique. La dernière méthode consiste enfin à faire varier la vitesse par contrôle vectoriel de flux par exemple, dans le but d’agir sur la fréquence de l’alimentation. Le problème avec ces techniques, c’est qu’elles sont généralement complexes et qu’elles font appel à plusieurs notions qui peuvent être difficiles à cerner. Elles requièrent en outre l’achat de composantes relativement coûteuses que certains professionnels de l’industrie ne souhaitent pas effectuer. C’est pour cette raison que le variateur de vitesse est très en vogue.

Qu’est-ce qu’un variateur de vitesse pour moteur électrique ?

Un variateur de vitesse, également appelé variateur de fréquence, est une composante électrique qui, vous l’aurez compris, permet de modifier la vitesse d’un moteur. Plus précisément, il permet de régler le couple et la vitesse du moteur. Il s’agit d’un équipement quelque peu universel, dont la seule installation suffit à remplacer tous les processus mécaniques à exécuter pour agir sur la vitesse. Par exemple, le variateur peut modifier la tension moyenne d’alimentation d’un moteur à courant continu afin d’abaisser ou d’élever sa vitesse.

Les variateurs ont été déclinés en plusieurs modèles pour tous les types de moteurs, allant des plus petits aux plus grands, en passant par les modèles monophasés, triphasés et continus. Grâce aux nouvelles technologies, la taille et les coûts des variateurs de vitesse ont été grandement réduits.

Comment choisir un variateur de vitesse ?

Les caractéristiques du variateur dépendent de celles du moteur qui est en cause. Le premier critère à prendre en compte, c’est l’alimentation. Ensuite, il faudra se pencher sur la puissance et sur la communication.

L’alimentation

Le réseau domestique reçoit généralement une alimentation monophasée de 220 V. Quant au réseau industriel, on y retrouve une alimentation triphasée de 380 V. Dans le premier cas, il est recommandé de choisir un variateur mono-tri. Cependant, ce type de variateur n’est pas conseillé pour les moteurs monophasés. Il ne peut donc être utilisé que sur des appareils comportant un moteur asynchrone comme les pompes, les compresseurs ou les surpresseurs. Avec une alimentation triphasée de 380 V, vous devez choisir un variateur tri-tri. Il n’est valable que pour les moteurs à cage triphasés de 230-400 V, de 220-380 V couplés en étoile, de 380-660 V couplés en triangle, ou de 400-690 V.

La puissance du variateur

Dans la pratique, la puissance du variateur doit être supérieure ou égale à celle du moteur. Ainsi, si vous avez un moteur de 0,25 kW, un variateur approprié pourrait être celui ayant une puissance de 0,4 kW. Certains constructeurs indiquent sur le variateur deux puissances différentes. La plus grande représente la charge normale (accepte une surcharge de 120% de la valeur indiquée durant une minute), et la seconde la charge forte (accepte une surcharge de 150% de la valeur indiquée durant une minute).

La communication

Le variateur de vitesse peut fonctionner seul ou en collaboration avec d’autres dispositifs. Cependant, il existe des versions communicantes qui permettent d’anticiper les coûts à venir. Même si dans l’immédiat, leur achat peut sembler être une dépense inutile, notez qu’elles pourraient vous servir à l’avenir. En effet, ce sont des modèles sophistiqués qui peuvent piloter tous les paramètres du moteur grâce à un automate connecté à des systèmes de supervision. Il arrive même que ces modèles possèdent des entrées supplémentaires et qu’ils offrent des facilités de programmation.

En dehors de ces principaux critères, pour faire votre choix de variateur de vitesse, n’hésitez pas à vous pencher sur la présence d’un module de freinage, les spécificités des entrées-sorties et les versions des variateurs.

A lire également : Comment mesurer la tension de sortie d’un variateur de fréquence ?