Plongez dans notre guide complet des variateurs CC. Idéal pour les ingénieurs, les professionnels de l'industrie et les curieux, ce guide simplifiera le monde complexe des variateurs CC. Nous explorerons leurs composants, leurs fonctions et leurs applications, vous offrant une compréhension approfondie de la façon dont ces machines peuvent transformer diverses industries.
Qu'est-ce que les variateurs CC ?
Les variateurs à courant continu (CC) sont des contrôleurs de moteur qui modulent la tension ou le courant de l'alimentation pour contrôler la vitesse d'un moteur électrique à CC. Ces moteurs régulent une vitesse exceptionnelle, notamment pour les applications nécessitant un couple à basse vitesse et un contrôle précis.
Comment fonctionne un variateur CC ?
Un variateur CC est un dispositif qui contrôle la vitesse d'un moteur CC, lequel convertit l'énergie électrique en courant continu en énergie mécanique. Vous trouverez ces moteurs partout - des petits jouets et appareils ménagers aux machines puissantes qui entraînent des véhicules ou opèrent des laminoirs à acier.
Décomposons les composants clés du moteur CC : le stator et l'induit. Le stator est stationnaire, tandis que l'induit tourne. Le stator crée un champ magnétique qui provoque la rotation de l'induit.
Voici comment cela fonctionne : Le stator utilise des aimants fixes, tandis que l'induit porte une bobine de fil. Lorsque le courant traverse ce fil, il produit un champ électromagnétique. La bobine de fil est connectée à un dispositif appelé commutateur, qui fonctionne comme un interrupteur rotatif. Cet interrupteur alimente séquentiellement chaque bobine de l'induit, générant un couple constant.
À mesure que le commutateur commute rapidement les bobines, un champ magnétique rotatif est créé. Ce champ interagit avec les champs magnétiques du stator pour générer un couple, ce qui entraîne la rotation. C'est le principe de base derrière un variateur CC - il convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, offrant une solution pratique pour de nombreuses applications.
Types de variateurs CC
Moteurs à balais : Utilisent des contacts physiques, généralement des balais en graphite sous pression, contre la barre de commutation pour la commutation.
Moteurs sans balais : Ils sont commutés électroniquement sans contact physique entre les balais. L'utilisation de capteurs à effet Hall pour détecter la position du rotor est une technique courante pour le contrôle de la rétroaction de position de la commutation. Les options de commutation incluent des signaux de commande moteur trapézoïdaux et sinusoïdaux.
Moteurs servo : Peuvent être à balais ou sans balais et incluent un capteur interne pour le contrôle de position et d'autres applications en automatisation industrielle. Si sans balais, la commutation des trois phases sera généralement trapézoïdale ou sinusoïdale ; le terme "sans balais DC" fait généralement référence à un moteur sans balais à commutation trapézoïdale avec un retour de capteur à effet Hall pour le contrôle de la commutation.
Moteurs linéaires : Produisent une force uniquement dans la direction du mouvement. La technologie des moteurs est similaire à celle des moteurs rotatifs mais avec une orientation linéaire. Les moteurs linéaires peuvent avoir des vitesses élevées, une accélération rapide et un positionnement précis. Exemples de technologies de moteurs linéaires : bobine mobile, aimant, conception à réluctance commutée AC, conception synchrone AC, conception à induction ou traction AC, conception pas à pas linéaire, conception à balais CC, et conception sans balais CC.
Les moteurs CC se déclinent en plusieurs types, y compris les moteurs à balais, sans balais, et les moteurs servo. Proax est là pour vous aider à comprendre ces types et à choisir l'option la plus adaptée pour vos besoins en automatisation industrielle. Contactez-nous maintenant pour vos besoins en variateurs CC.
Composants d'un variateur CC
Entrée de variateur CC : Certains variateurs à thyristors utilisent quatre thyristors pour une redressement complet en onde et fonctionnent avec une alimentation monophasée. Les formes d'onde plus douces des alimentations triphasées sont nécessaires pour les moteurs plus grands. Pour un redressement complet en onde, six thyristors sont nécessaires dans de telles situations.
Pont redresseur : Le composant de puissance d'un variateur CC contrôlé est un pont redresseur complet en onde qui peut être alimenté soit par une alimentation triphasée, soit par une alimentation monophasée. Comme mentionné précédemment, le nombre de thyristors peut varier selon la tension d'alimentation.
Unité d'alimentation de champ : Étant donné que la puissance à appliquer à l'enroulement de champ est considérablement inférieure à celle de l'induit, une alimentation monophasée est généralement fournie. Un pont de thyristors distinct ou un redresseur à diodes est utilisé pour alimenter l'enroulement de champ du moteur.
Unité de régulation de vitesse : Elle compare l'instruction de l'opérateur (vitesse souhaitée) avec les signaux de retour et envoie les bons appels au circuit de déclenchement. Cette unité régulatrice dans les actionneurs analogiques comprend à la fois des régulateurs de tension et de courant. Le régulateur de tension reçoit l'erreur de vitesse en entrée et génère la tension de sortie, qui est ensuite appliquée au régulateur de courant.
Le régulateur de courant fournit ensuite au circuit de déclenchement le courant de déclenchement requis. Si une vitesse supplémentaire est nécessaire, le régulateur de tension doit demander d'autres courants, amenant les thyristors à conduire pendant des périodes plus longues. Typiquement, des régulateurs proportionnels-intégraux-dérivés sont utilisés pour réaliser cette régulation (à la fois de tension et de courant).
Circuit de déclenchement : Fournit les impulsions de porte aux thyristors, les amenant à se mettre en marche pendant des périodes spécifiques et à générer une tension d'induit variable. En plus de fournir une isolation, ce circuit de commande de porte comprend également une isolation.
Différences entre les entraînements à courant alternatif et à courant continu ?
Les variateurs à courant alternatif et à courant continu contrôlent tous deux la vitesse des moteurs, mais selon des méthodes et des types de moteurs différents.
| Aspect | AC Drives | DC Drives |
|---|---|---|
| Control Method | Vary AC motor speed by changing frequency and voltage | Adjust DC motor speed by changing input voltage |
| Compatibility | Compatible with single and three-phase AC motors | Typically used with DC motors |
| Applications | Ideal for speed control, energy savings | Used in applications requiring high starting torque and rapid response |
| Also Known As | Variable Speed Drives (VSDs) or Variable Frequency Drives (VFDs) | - |
| Efficiency | Enhances motor efficiency, reduces energy consumption |
Le Prix des Variateurs CC
Selon leur puissance nominale, leur complexité et leurs fonctionnalités supplémentaires, le prix des variateurs CC peut varier considérablement. Un variateur CC de faible puissance et simple peut coûter quelques centaines de dollars en 2023, tandis que les variateurs CC industriels de haute puissance peuvent coûter des milliers voire des dizaines de milliers de dollars. Lors de l'évaluation des variateurs CC, il est essentiel de prendre en compte le coût total de possession, y compris les coûts de maintenance et d'exploitation.
Principe de Fonctionnement des Variateurs CC
En ajustant la quantité de courant fournie à un moteur CC, un variateur CC régule sa vitesse. Cela est généralement réalisé par l'utilisation de la modulation de largeur d'impulsion (PWM). Le variateur CC module la largeur des impulsions de la puissance délivrée au moteur, contrôlant ainsi la puissance moyenne produite et la vitesse du moteur.
VFD vs Variateurs CC
Les variateurs de fréquence variable (VFD) sont une forme de variateur AC qui contrôle la vitesse d'un moteur AC en variant sa fréquence d'alimentation. D'autre part, les variateurs CC régulent la vitesse du moteur CC en modulant la tension ou le courant de l'alimentation électrique.
| Aspect | VFD (Variable Frequency Drive) | DC Drive |
|---|---|---|
| Control Method | Vary AC motor speed by adjusting supply frequency | Regulate DC motor speed by modulating voltage or current |
| Efficiency | More energy-efficient | Efficiency varies based on drive type |
| Maintenance | Requires less maintenance | May require more frequent maintenance |
| Torque at Low Velocities | May have limitations at low velocities | Capable of providing higher torque |
| Applications | Speed control, energy savings | High starting torque, precise speed regulation |
| Technical Support | Contact us for VFD support | Contact us for ABB DC Drives support |
Découverte des variateurs CC d'ABB : Principaux Avantages
Les variateurs CC d'ABB se distinguent par leur contrôle supérieur du couple, ce qui en fait une option inégalée pour les opérations de grues et d'ascenseurs. Ils garantissent des mouvements doux et précis, minimisant les temps d'arrêt et augmentant ainsi la productivité.
Ces variateurs se démarquent également dans le domaine de la fabrication, notamment dans les systèmes de convoyeurs et les outils de machine. Ils offrent un contrôle de la vitesse simple mais efficace, améliorant la précision opérationnelle et la productivité grâce à leur conception robuste et leur technologie de pointe.
L'une des caractéristiques distinctives des variateurs CC d'ABB est leur réactivité rapide aux ajustements de commande. Grâce à leur réponse dynamique élevée, ces variateurs s'adaptent aux changements de charge soudains, garantissant un niveau élevé de contrôle du processus et de performance globale du système.
De plus, ces variateurs CC sont conçus pour nécessiter peu d'entretien. Grâce à leur technologie numérique avancée, leur construction durable et leurs fonctionnalités de diagnostic sophistiquées, ils représentent une option rentable. Ils offrent des performances optimales tout en réduisant le coût total de possession.
Série de variateurs CC d'ABB et leurs utilisations industrielles
Série DCS550 : Ce sont des variateurs CC standards qui offrent un contrôle étendu de la vitesse et du couple des moteurs CC, les rendant adaptés à diverses applications. Typiquement, ces variateurs sont utilisés dans les laminoirs, les treuils, les poulies, les convoyeurs et autres machines dans les industries de la manutention des matériaux, de la marine, des métaux et des mines.
Série DCS800 : Les variateurs DCS800 sont conçus pour les applications multiprocesseurs à hautes performances. Ils disposent d'une plage de capacité plus importante et peuvent effectuer des tâches plus complexes. Les industries lourdes telles que l'exploitation minière, les pâtes et papiers, l'imprimerie, les grues et les laminoirs à acier, entre autres, utilisent ces moteurs.
Série DCS880 : Les variateurs DCS880 sont une évolution du DCS800 et sont compatibles avec la plupart des moteurs DC. Ils conviennent aux applications simples ou complexes et aux environnements industriels rigoureux. Ces variateurs sont utilisés dans les secteurs de la fabrication du papier, de la marine, de la métallurgie et des essais.
ABB est un leader dans l'industrie avec nos variateurs CC conçus pour divers secteurs. Notre série DCS se distingue par une efficacité énergétique améliorée et des technologies innovantes, optimisant la performance et la qualité de l'énergie. Contactez-nous aujourd'hui pour découvrir comment nos variateurs ABB peuvent transformer la productivité et la consommation d'énergie de votre entreprise.
