Les systèmes évoqués précédemment sont destinés à accompagner les moteurs dans leur phase de démarrage pour atteindre leur vitesse fonctionnement. En effet, par leur conception les moteurs asynchrones fonctionnent à une vitesse constante déterminée notamment par le nombre de pôles dans leur bobinage, la fréquence de la tension d’alimentation et le glissement.
Avant l’apparition des variateurs de vitesse électroniques, les machines nécessitant une variation de vitesse dans le processus de fonctionnement utilisaient des moyens mécaniques basés sur des systèmes de poulies ou d’engrenage. Ces dispositifs mécaniques avaient un certain nombre d’inconvénients comme notamment une nuisance sonore accrue, un entretien soutenu et l’incapacité de maintenir le couple en cas de variation de la charge.
Les variateurs de fréquence ont balayé toutes ces problématiques et ont permis d’ajouter de nouvelles fonctionnalités comme la commande à distance, l’asservissement de la vitesse, la programmation des différentes phases de fonctionnement ou encore la communication avec d’autres machines comme les automates ou les salles de commande.
Le principe de fonctionnement du variateur consiste à redresser la tension alternative de l’alimentation pour obtenir une tension continue à l’aide d’un redresseur et d’un filtre de lissage associé. Cette transformation de la source d’alimentation offre la possibilité de la traiter de manière numérique afin de délivrer au moteur une source d’alimentation contrôlée selon les paramètres fréquence et tension via une modulation de large d’impulsion (MLI or PWM en anglais).
La vitesse de moteur est ainsi contrôlée en fréquence tout en agissant sur l’amplitude de sa tension afin de maintenir un couple constant. En effet, pour rappel, ces deux paramètres sont intimement liés par la relation suivante :
C = (U/f) x I
- C = couple moteur
- I = courant moteur
- f = Fréquence du réseau
- U = tension réseau
Le traitement numérique réalisé par un microcontrôleur a ainsi ouvert la voie aux nombreuses fonctionnalités évoquées précédemment, mais on peut noter également, qu’il permet de délivrer uniquement la quantité d’énergie nécessaire au moteur. Il contribue ainsi à améliorer significativement l’efficacité énergétique des machines, ce qui incite les entreprises à choisir ce mode contrôle pour réduire leur consommation électrique. Cette démarche est d’ailleurs fortement encouragée par les instances européennes avec la mise en application de la norme CEI 60034-30-1.