Conception : comment envisager un seul variateur pour plusieurs moteurs

Bonjour à tous

De nombreuses machines sont équipées de plusieurs moteurs triphasés avec un moteur de broche, une pompe d'arrosage et éventuellement, avec une fraiseuse Schaublin 13 par exemple, d'un moteur des avances. Le but de cet article est de mettre en avant les bonnes questions qu'il faut se poser lors d'un réflexion en vue de la modification du circuit électrique d'une machine à plusieurs moteurs pour "la passer" du triphasé au monophasé.

---> Dans le cas ou le variateur est utilisé principalement pour "fabriquer" une tension triphasée à partir d'une tension monophasée (la variation de vitesse devient secondaire dans ce cas), on peut se poser légitimement la question de savoir si un variateur de fréquence est capable d'alimenter plusieurs moteurs. La réponse est oui mais cependant avec quelques réserves :

Dans la limite de puissance nominale du variateur : Ajouter les puissances nominales des différents moteur afin d'obtenir la puissance nécessaire du variateur. Si c'est "trop juste" on peut éventuellement prendre en compte le fait que le moteur de broche, le plus puissant, n'est jamais chargé à 100 % ce qui veut dire qu'un moteur de broche de 2,2 kW et une pompe de 150 W peuvent "cohabiter" ensemble avec un variateur de 2,2 kW. Il faut quand même pondérer cette remarque en considérant la qualité de fabrication du VV (une bonne marque par rapport à du chinois low-cost), la qualité de la dissipation thermique autour du variateur (un VV en saillie fixé au mur au dessus de la machine par rapport à un VV à l'étroit dans un coffret étanche ou trop petit) et enfin, les efforts que l'on demandera à la machine.

Prévoir une protection thermique par moteur : Il faut utiliser une technologie relais thermique à bilame (les références sont : LR2, LRD... chez Télémécanique)
---> Voir le schéma de principe ci-après (avec une commande type 2 fils pour faire simple) :


Nota : si on utilise le contact de défaut thermique intégré au variateur, on pourrait "économiser" le relais thermique du moteur principal à la condition expresse de régler le seuil du thermique du VV plus bas que le courant nominal du moteur principal et dans ce cas, on limite ainsi volontairement la puissance que l'on pourrait lui demander (il faut diminuer le seuil du thermique de la valeur du courant consommé par le ou les moteurs secondaires).

Dans le cas de longueurs de câbles cumulées > à 5 m : prévoir une inductance moteur en sortie variateur, elle permet de limiter l'effet capacitif des câbles et protège les moteurs des surtensions générées par les modules IGBT des variateurs.

Il y a, malheureusement, quelques inconvénients :
* C'est une évidence, mais les moteurs associés au moteur de broche, ne pourrons tourner que si le moteur de broche est lui même en marche.
* Le sens de rotation : pour les machines dont on inverse le sens de rotation de la broche, le sens de rotation des moteurs associés le sera aussi. C'est pourquoi il est préférable que le moteur de pompe, par exemple, soit traité indépendamment pour une marche en monophasée à l'aide d'un condensateur permanent. En ce qui concerne le moteur des avances, il y a souvent un inverseur de sens de rotation qu'il conviendra de conserver.
* La fréquence : lorsqu'un variateur est utilisé avec un seul moteur, on peut toujours faire joujou avec le potentiomètre de réglage de vitesse et sur une grande plage de variation. Par contre, cette possibilité pourrait devenir gênante dans le cas de moteurs en parallèle, tous les moteurs verront leurs vitesses varier simultanément (le moteur de broche et le moteur des avances par exemple) et c'est pour cette raison qu'il peut être utile de "caler" le variateur sur la fréquence nominale 50 Hz car comme on l'a dit au début, l'intérêt premier du VV est de "fabriquer" une tension triphasée à partir d'une tension monophasée mais bon .... on ne peut pas avoir le beurre et l'argent du beurre en même temps.

Un autre inconvénient concerne la dangerosité relative. Sur une fraiseuse avec un moteur d'avances séparé, par exemple, car en manuel on se sert souvent des avances avant et pendant un ablocage et effectivement, faire un "zéro" avec une broche qui tourne....

Voilà .. en espérant que ce petit article sans prétention permettent d'éclairer votre réflexion lorsque se pose la question de l'achat d'un (ou plusieurs) variateurs pour une même machine.