Guide des moteurs à fréquence variable Ever-Power (Corée) · IEC 60034-17

Les pics de tension PWM peuvent atteindre 1 200 V, voire plus, aux bornes du moteur sur un système d'entraînement de 380 V. L'isolation standard des enroulements de moteur est testée jusqu'à environ 1 000 V et se dégrade sous l'effet d'expositions répétées à ces pics. La défaillance débute généralement au niveau de la première spire, qui reçoit la totalité du pic de tension avant que le front d'onde ne s'atténue le long de l'enroulement. Sur une période de plusieurs semaines à plusieurs mois, les décharges partielles endommagent l'isolation entre les spires, provoquant finalement un court-circuit.

Un moteur IC411 (TEFC) standard utilise son ventilateur monté sur l'arbre pour faire circuler l'air de refroidissement autour du bâti. À basse vitesse, sous contrôle de variateur de fréquence, le ventilateur tourne lentement et fournit un débit d'air de refroidissement bien inférieur. À 25 % de la vitesse nominale (par exemple, 360 tr/min pour un moteur à 4 pôles), le ventilateur de refroidissement ne fournit qu'environ 6 % du débit d'air nominal (proportionnel à la vitesse). Les pertes dans les enroulements du moteur restent élevées à couple maximal, mais la capacité de refroidissement est quasi nulle, ce qui entraîne une surchauffe rapide si le moteur fonctionne à couple maximal à basse vitesse.

La modulation de largeur d'impulsion (PWM) induit des tensions de mode commun sur l'arbre moteur par rapport à la terre. Lorsque la tension sur l'arbre dépasse la tension de claquage diélectrique du film lubrifiant dans le roulement, un courant de décharge circule au niveau du contact bille-chemin de roulement. Ces décharges répétées érodent la surface du chemin de roulement, lui conférant un aspect givré ou cannelé caractéristique. Le roulement devient progressivement plus bruyant et tombe en panne prématurément — généralement en 6 à 18 mois, contre plus de 20 000 heures avec une alimentation sinusoïdale.

Les moteurs à fréquence variable (VFD) utilisent une isolation de classe H (température nominale de 180 °C) avec un fil émaillé résistant à l'effet corona pour l'enroulement du stator. Ce fil résistant à l'effet corona (CR) possède un revêtement supplémentaire qui empêche les décharges partielles à des niveaux de tension supérieurs au seuil d'isolation. Le matériau de la gaine des encoches est amélioré : le polyester standard est remplacé par un matériau à base d'aramide offrant une rigidité diélectrique supérieure. L'imprégnation de l'enroulement est réalisée par un système de résine VPI (imprégnation sous vide) qui élimine les vides dans l'isolation de la bobine, sources potentielles de décharges partielles. L'ensemble de ces mesures porte la tenue en tension d'impulsion effective de l'enroulement d'environ 1 000 V (standard) à 1 350 V, voire plus, bien au-delà de la tension de crête du VFD sur un système 380 V.

Le système de refroidissement IC416 remplace le ventilateur monté sur l'arbre (IC411) par un moteur de soufflerie externe, alimenté indépendamment et monté à l'extrémité opposée à l'entraînement du moteur principal. Ce moteur fonctionne en continu à vitesse fixe, indépendamment de la vitesse de rotation de l'arbre du moteur principal, maintenant ainsi le débit d'air de refroidissement nominal même lorsque le moteur principal tourne à un régime proche de zéro. Ceci permet au moteur à fréquence variable de fournir son couple nominal maximal de 0 tr/min à sa vitesse nominale (plage de vitesse à couple constant de 10:1) sans aucune dégradation thermique. Les moteurs de soufflerie de la série Korea Ever-Power YVF2 sont conçus pour une alimentation triphasée de 380 V 50 Hz et offrent généralement une puissance de 50 à 250 W selon la taille du châssis du moteur principal.

Les moteurs de la série Korea Ever-Power YVF2 intègrent des thermistances PTC (coefficient de température positif) dans l'enroulement du stator, au point le plus chaud de chaque phase. Ces thermistances présentent une augmentation brutale de leur résistance à une température de déclenchement prédéfinie (généralement 130 °C ou 150 °C). Elles sont reliées à un module relais PTC situé dans le panneau de commande du variateur de fréquence, qui coupe l'alimentation si un enroulement atteint la température définie. Ce système assure une protection thermique directe des enroulements, indépendante du relais de surcharge thermique externe. Ce dernier, en effet, se contente de surveiller le courant moteur et ne peut détecter directement les surchauffes des enroulements dues à une défaillance du système de refroidissement ou à une température ambiante excessive.

Pour interrompre le circuit de décharge du courant de palier, les moteurs de la série YVF2 de plus de 75 kW sont équipés d'une bague isolante dans le palier côté opposé à l'entraînement. Cette bague assure l'isolation électrique entre la bague extérieure du palier et le flasque du moteur, empêchant ainsi la tension d'arbre en mode commun de boucler le circuit à travers le palier côté opposé à l'entraînement. Le palier côté entraînement reste non isolé afin de fournir la référence de terre requise. Une brosse de mise à la terre (brosse de mise à la terre de l'arbre) peut également être spécifiée pour les très grandes longueurs de câble ou les configurations d'entraînement sensibles où l'isolation du palier côté opposé à l'entraînement est insuffisante.

La série YVF2 est la gamme de moteurs à variateur de fréquence (VFD) de Korea Ever-Power, conçue pour les applications à vitesse variable dans les entraînements industriels. La gamme complète est décrite en détail dans le document suivant : section produits moteurs pour variateurs de fréquence, couvrant de 0,75 kW à 200 kW dans les tailles de châssis CEI 80M à 315M en configuration à 4 pôles, avec des variantes à 2 et 6 pôles disponibles sur demande.

Tous les moteurs YVF2 sont conçus pour un rendement IE3 (mesuré à une alimentation sinusoïdale de 50 Hz selon la norme IEC 60034-30-1). Le ventilateur externe IC416 permet un couple nominal maximal de 0 à 50 Hz (0 à 1 450 tr/min pour la version à 4 pôles) sans déclassement, et un fonctionnement continu au-delà de 50 Hz jusqu'à 120 Hz (jusqu'à 3 500 tr/min) avec une puissance constante au-delà de la vitesse de base. Cette large plage de fonctionnement convient aux entraînements d'extrudeuses, à la régulation de vitesse de convoyeurs, aux entraînements d'axes de machines-outils, ainsi qu'aux installations de ventilation et de pompage de grande taille fonctionnant de longues heures par jour.