French 
English 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Les moteurs à courant alternatif (CA) sont largement utilisés dans divers domaines tels que la production industrielle, les transports et les maisons intelligentes grâce à leur structure simple, leur grande fiabilité et leur faible coût. La régulation de vitesse par fréquence variable est devenue la méthode dominante pour la régulation de la vitesse des moteurs à CA, car elle permet un contrôle précis de la vitesse et améliore considérablement l'efficacité énergétique. Cependant, en pratique, les moteurs à CA sont sujets à la surchauffe et à la surcharge lors de la régulation de vitesse par fréquence variable, ce qui réduit non seulement leur rendement, mais peut également raccourcir leur durée de vie et même provoquer des pannes. Comprendre les causes de ce phénomène et mettre en œuvre des mesures correctives ciblées est essentiel pour garantir le fonctionnement stable et fiable des moteurs à CA.
1. Principales causes de surchauffe et de surcharge des moteurs à courant alternatif lors de la régulation de vitesse à fréquence variable
L'apparition de surchauffes et de surcharges dans les moteurs à courant alternatif lors de la régulation de vitesse à fréquence variable résulte de l'effet combiné de plusieurs facteurs, dont les causes principales peuvent être résumées en trois points : Premièrement, l'augmentation des pertes harmoniques. La sortie de l'onduleur n'est pas une sinusoïde idéale, mais une onde à modulation de largeur d'impulsion (MLI), contenant un grand nombre d'harmoniques d'ordre élevé. Ces harmoniques génèrent des pertes harmoniques supplémentaires dans les enroulements du stator, les barres du rotor et le noyau de fer du moteur, pertes qui sont converties en chaleur, entraînant une augmentation de la température du moteur. En particulier, lors de la régulation de vitesse à basse fréquence, la teneur en harmoniques de la tension de sortie de l'onduleur est plus élevée et les pertes harmoniques plus importantes, ce qui peut facilement provoquer une surchauffe et une surcharge. Deuxièmement, la saturation magnétique et l'augmentation des pertes fer. Lors de la régulation de vitesse à fréquence variable, afin de garantir un flux magnétique moteur constant, la stratégie de contrôle à « rapport tension/fréquence constant » est généralement adoptée. Cependant, dans la plage des basses fréquences, la chute de tension due à la résistance du stator du moteur est relativement importante ; En l'absence de compensation de tension, le flux magnétique réel sera insuffisant. À l'inverse, une compensation excessive entraînera une saturation magnétique, augmentant considérablement les pertes par hystérésis et les pertes par courants de Foucault (désignées collectivement sous le terme de pertes fer) du noyau de fer. L'augmentation des pertes fer intensifie directement l'échauffement du moteur. Troisièmement, l'efficacité du système de refroidissement diminue. Le système de refroidissement des moteurs à courant alternatif (comme les ventilateurs) est généralement fixé rigidement à l'arbre moteur, et son débit d'air de refroidissement est proportionnel à la vitesse du moteur. En cas de variation de vitesse à basse fréquence, la vitesse du moteur diminue, la vitesse du ventilateur diminue également, le débit d'air de refroidissement est fortement réduit, la chaleur générée par le moteur ne peut être dissipée à temps et l'accumulation de chaleur provoque une élévation de la température du moteur, déclenchant ainsi la protection contre les surcharges.
2. Moyens techniques de suppression de la surchauffe et de la surcharge
Compte tenu des raisons évoquées ci-dessus, les moyens techniques suivants peuvent être utilisés pour limiter efficacement la surchauffe et la surcharge des moteurs à courant alternatif lors de la régulation de vitesse à fréquence variable : Premièrement, optimiser la stratégie de commande de l’onduleur afin de réduire les pertes harmoniques. D’une part, adopter une technologie de modulation de largeur d’impulsion (PWM) haute performance, telle que la modulation de largeur d’impulsion vectorielle spatiale (SVPWM). Comparée à la modulation de largeur d’impulsion sinusoïdale (SPWM) traditionnelle, la SVPWM permet de réduire efficacement le contenu harmonique de la tension de sortie de l’onduleur et de diminuer les pertes harmoniques. D’autre part, mettre en œuvre une compensation de tension dans la plage des basses fréquences. En calculant avec précision la chute de tension due à la résistance du stator, il convient d’augmenter la tension de sortie de l’onduleur afin de garantir un flux magnétique constant et d’éviter l’augmentation des pertes fer dues à la saturation magnétique. De plus, certains onduleurs haut de gamme sont équipés de fonctions de suppression des harmoniques, qui permettent d’atténuer davantage l’impact des harmoniques grâce à des filtres intégrés. Deuxièmement, améliorer le système de refroidissement du moteur afin d’optimiser la dissipation thermique. Pour les moteurs fonctionnant longtemps à basse fréquence, un ventilateur de refroidissement à entraînement indépendant peut être utilisé. Le ventilateur est alimenté par une alimentation dédiée, indépendante de la vitesse du moteur, garantissant ainsi un débit d'air de refroidissement stable quelle que soit la vitesse. Parallèlement, la structure de dissipation thermique du moteur peut être optimisée, notamment par l'augmentation du nombre de dissipateurs thermiques, l'utilisation de matériaux de dissipation thermique à haute efficacité ou l'installation de dispositifs de refroidissement forcé (tels que des conduites d'eau de refroidissement et des ventilateurs de dissipation thermique) sur le carter du moteur afin d'améliorer l'efficacité du transfert de chaleur. Troisièmement, des moteurs à fréquence variable spéciaux sont sélectionnés pour répondre aux exigences de régulation de vitesse à la source. Ces moteurs sont entièrement conçus en tenant compte des caractéristiques de la régulation de vitesse à fréquence variable, grâce à l'adoption d'une résistance statorique plus faible, de matériaux de noyau de fer et de structures d'enroulement de meilleure qualité, ce qui permet de réduire efficacement les pertes harmoniques et les pertes fer. De plus, leurs systèmes de refroidissement sont généralement conçus indépendamment pour assurer une dissipation thermique efficace à différentes vitesses. Comparés aux moteurs à courant alternatif ordinaires, les moteurs à fréquence variable spéciaux présentent un échauffement nettement amélioré dans des conditions de régulation de vitesse à fréquence variable, et leur capacité de surcharge est supérieure. Quatrièmement, une surveillance en temps réel et une protection intelligente permettent de prévenir les risques de surcharge. Installez des capteurs de température et de courant dans le système de commande du moteur afin de surveiller en temps réel des paramètres clés tels que la température des enroulements et le courant statorique. Lorsque la température surveillée dépasse le seuil ou qu'une surcharge de courant se produit, l'onduleur prend automatiquement des mesures de protection, comme la réduction de la fréquence et de la charge, pour éviter d'endommager le moteur par surchauffe. Parallèlement, une répartition dynamique et équilibrée des charges est obtenue grâce à l'optimisation algorithmique du système de commande.réduire la probabilité que le moteur fonctionne sous forte charge pendant une période prolongée.
En résumé, les phénomènes de surchauffe et de surcharge des moteurs à courant alternatif lors de la régulation de vitesse à fréquence variable sont principalement dus à l'augmentation des pertes harmoniques, à la saturation magnétique entraînant une hausse des pertes fer et à une diminution de l'efficacité du refroidissement. L'optimisation de la stratégie de commande de l'onduleur, l'amélioration du système de refroidissement, la sélection de moteurs à fréquence variable spécifiques et la mise en œuvre de systèmes de surveillance et de protection en temps réel, entre autres mesures techniques, permettent de résoudre efficacement ce problème. On garantit ainsi un fonctionnement stable, efficace et fiable des moteurs à courant alternatif en conditions de régulation de vitesse à fréquence variable, ce qui prolonge la durée de vie des équipements et améliore la rentabilité et la sécurité de l'ensemble du système de transmission.
