1. Technologies de base et considérations clés
Avant tout remplacement, une évaluation complète doit être réalisée afin de s'assurer que le nouveau système puisse répondre aux exigences de performance de l'équipement d'origine.

Appariement et sélection des performances

Puissance et couple : La puissance et le couple nominaux (en particulier le couple de démarrage et la capacité de surcharge) d'un moteur à courant alternatif doivent être au moins égaux ou supérieurs à ceux du moteur à courant continu d'origine.
Il est nécessaire d'analyser les types de charge (couple constant, puissance constante, pompe à ventilateur, etc.).

Plage de vitesses : les moteurs à courant continu sont connus pour leur large plage de régulation de vitesse.
La vitesse du moteur à courant alternatif est relativement fixe, mais grâce à un convertisseur de fréquence, il est possible de la réguler.
Il est nécessaire de vérifier si le moteur à courant alternatif cible peut satisfaire aux exigences de vitesse maximale et minimale du processus sous entraînement à fréquence variable.

Adaptation d'inertie : pour les applications dynamiques nécessitant un démarrage et un arrêt rapides, l'inertie de rotation du rotor du moteur doit être prise en compte afin de garantir la vitesse de réponse du système.

Remplacement du système de contrôle (modifications fondamentales)

Système d'entraînement à courant continu : généralement contrôlé par un régulateur de vitesse à courant continu, avec une structure relativement simple.

Système d'entraînement de communication : Un convertisseur de fréquence doit être installé.
Un convertisseur de fréquence transforme le courant alternatif à tension et fréquence fixes en courant alternatif à tension et fréquence réglables, permettant ainsi de contrôler la vitesse et le couple d'un moteur à courant alternatif.

Choix du convertisseur de fréquence : La puissance du convertisseur de fréquence doit être égale ou légèrement supérieure à celle du moteur à courant alternatif.
Dans le même temps, le niveau de performance du convertisseur de fréquence doit être sélectionné en fonction des exigences de l'application (par exemple, type de commande vectorielle, type de commande V/f).
Pour une régulation de vitesse de haute précision et des applications à couple élevé à basse vitesse, il convient de sélectionner des convertisseurs de fréquence à commande vectorielle.

Installation et raccordement mécaniques

Dimensions d'installation : La taille de la base, le diamètre de l'arbre, la rainure de clavette, la bride de montage et la position du trou de fixation des moteurs AC et DC peuvent être différents.
Une vérification et une conception minutieuses de la carte d'adaptation ou le remplacement de la base de montage sont nécessaires.

Méthode de raccordement : Il est nécessaire de s’assurer que l’accouplement, la poulie ou la boîte de vitesses s’adapte parfaitement à l’arbre du nouveau moteur.
Si nécessaire, de nouveaux connecteurs doivent être traités.

Câblage électrique et rénovation

Alimentation électrique : les moteurs à courant continu utilisent une alimentation en courant continu, tandis que les moteurs à courant alternatif utilisent une alimentation en courant alternatif triphasé ou monophasé.
Il faut reposer les câbles.

Frein : Si le moteur CC d’origine est équipé d’un frein, il est nécessaire de vérifier si le nouveau moteur CA peut également en être équipé et de s’assurer que son circuit de commande est compatible avec le nouveau convertisseur de fréquence ou système de commande.

Dispositif de retour d'information : Pour les systèmes nécessitant un contrôle de vitesse ou de position de haute précision, les moteurs à courant continu sont généralement équipés de générateurs de vitesse ou d'encodeurs.
Lors du remplacement, il est nécessaire d'installer un encodeur du même type sur le moteur à courant alternatif et de connecter le signal de retour au convertisseur de fréquence pour former une commande en boucle fermée.

2. Étapes de remplacement spécifiques
La procédure de remplacement standardisée est la suivante :

Évaluation et enregistrement préliminaires :

Consignez tous les paramètres de la plaque signalétique du moteur CC d'origine, notamment la puissance, la tension, le courant, la vitesse, la tension d'excitation, etc.

Consignez les dimensions de l'installation mécanique et les méthodes de raccordement.

Analyser les caractéristiques de charge et les cycles de travail.

Évaluer l'espace disponible pour le système d'alimentation et de contrôle existant.

Sélection et acquisition d'un nouveau système :

Sur la base des résultats de l'évaluation, choisissez un moteur à courant alternatif approprié (généralement un moteur asynchrone à courant alternatif ou un moteur synchrone à aimant permanent) et un convertisseur de fréquence correspondant.

Achetez les raccords mécaniques, les encodeurs et les câbles nécessaires.

Panne de courant et isolation de sécurité :

Coupez complètement l'alimentation électrique de l'équipement et effectuez les procédures de verrouillage et d'étiquetage pour garantir la sécurité.

Démolition de l'ancien système :

Retirez tous les câbles d'alimentation et de commande du moteur à courant continu.

Déverrouillez la connexion mécanique et retirez l'ancien moteur.

Installation d'un nouveau système :

Installez la carte d'adaptation mécanique et le nouveau moteur à courant alternatif pour garantir un alignement et une connexion fiables.

Installez des dispositifs de retour d'information tels que des encodeurs.

Câblage électrique :

Raccordez l'alimentation triphasée à la borne d'entrée du convertisseur de fréquence.

Raccordez la borne de sortie du convertisseur de fréquence au moteur à courant alternatif.

Raccordez les signaux de commande (démarrage/arrêt, réglage de la vitesse, etc.) de l'automate programmable ou de la console d'origine au convertisseur de fréquence.

Connectez la ligne de retour de l'encodeur.

Paramétrage et débogage (étapes clés) :

Réglez les paramètres de la plaque signalétique du moteur (puissance, tension, courant, vitesse) dans le convertisseur de fréquence et effectuez l'autoréglage des paramètres du moteur.

Configurez le mode de contrôle (par exemple, le contrôle vectoriel), la source de vitesse, le temps d'accélération/décélération, la valeur de protection contre les surintensités, etc. en fonction des paramètres de l'application.

Effectuer des essais à vide et en charge, ajuster finement le PID et les autres paramètres pour garantir un fonctionnement fluide, une vitesse précise et un couple suffisant.

Acceptation et mise à jour des documents :

Effectuer des tests de fonctionnement continu pour vérifier que les performances répondent aux exigences.

Mettre à jour les schémas électriques et les manuels d'entretien des équipements.

3. Avantages et défis
Principaux avantages :
Haute fiabilité, faible maintenance : les moteurs à courant alternatif (en particulier les moteurs asynchrones à cage d'écureuil) n'ont ni balais ni collecteurs, ce qui élimine les principaux points de défaillance des moteurs à courant continu et ne nécessite pratiquement aucune maintenance, ce qui se traduit par une durée de vie plus longue.

Rendement supérieur : Dans la plupart des conditions de fonctionnement, les moteurs à courant alternatif modernes à haut rendement, associés à des convertisseurs de fréquence, offrent un rendement supérieur et permettent des économies d’énergie significatives par rapport aux systèmes d’entraînement à courant continu.

Meilleure adaptabilité environnementale : Sa structure sans balais la rend plus adaptable aux environnements difficiles tels que la poussière, l'humidité et les matériaux inflammables et explosifs.

Rentabilité : Bien que l'investissement initial puisse être élevé, le coût total du cycle de vie est généralement inférieur grâce à des coûts de maintenance extrêmement bas et aux économies d'énergie réalisées.

Réponse dynamique plus rapide (lors de l'utilisation d'une commande vectorielle haute performance) : les moteurs synchrones à aimants permanents associés à des convertisseurs de fréquence à commande vectorielle peuvent atteindre de meilleures performances dynamiques que les moteurs à courant continu.

Défis et précautions :
Coût d'investissement initial : L'achat d'un moteur à courant alternatif et d'un convertisseur de fréquence est nécessaire, et l'investissement initial peut être supérieur à celui de la réparation d'un moteur à courant continu.

Complexité technique : Des exigences plus élevées sont imposées au personnel technique, qui doit comprendre les principes et les paramètres des convertisseurs de fréquence.

Interférences harmoniques : les convertisseurs de fréquence peuvent générer des harmoniques électromagnétiques susceptibles de perturber le réseau électrique et d’autres équipements. Le cas échéant, des réacteurs ou des filtres d’entrée doivent être installés.

Espace requis : Le convertisseur de fréquence nécessite un espace d’installation supplémentaire et des conditions de dissipation thermique adéquates.