L'utilisation de variateurs de fréquence (VFD) a permis d'améliorer l'efficacité et le contrôle dans diverses applications industrielles. Cependant, leur mise en œuvre dans des atmosphères explosives présente des défis supplémentaires qui doivent être soigneusement gérés pour assurer la sécurité des opérations.

Protection contre les atmosphères explosives : que devons-nous savoir ?

Pour qu'une atmosphère soit considérée comme dangereuse, trois facteurs doivent coïncider : les matériaux inflammables, l'oxygène et une source d'inflammation. Les moteurs conçus pour fonctionner dans ces conditions doivent être protégés afin d'éviter que ces trois éléments ne se combinent, limitant ainsi la propagation d'une éventuelle explosion.

Formes courantes de protection dans les moteurs électriques

Il existe différentes formes de protection qui sont appliquées en fonction du type d'atmosphère et du niveau de risque :

• Ex nA (non-étincelles) : Empêche la génération d'étincelles ou d'arcs électriques pendant le fonctionnement normal.
• Ex e (sécurité supplémentaire) : Minimise le risque d'étincelles et d'arcs, même dans des conditions anormales.
• Ex p (appareil sous pression) : Le moteur est placé à l'intérieur d'un boîtier pressurisé pour éviter tout contact avec des gaz inflammables.
• Ex d (Flame Proof) : Empêche la propagation d'une explosion à l'intérieur du moteur.
• DIP (Explosive Dust Protection) : Empêche la poussière inflammable de pénétrer dans le moteur et de provoquer l'inflammation.

L'impact des variateurs de fréquence (VFD) 

Les VFD introduisent une alimentation non sinusoïdale qui peut entraîner plusieurs problèmes. L'un des principaux est l'augmentation de la température due aux pertes d'énergie à l'intérieur du moteur.

Comment les harmoniques générées par VFD les affectent-elles ?

Les VFD produisent des harmoniques qui affectent l'isolation du moteur et augmentent les pertes du rotor. Non seulement cela génère de la chaleur supplémentaire, mais cela peut également réduire la durée de vie du moteur en affectant les enroulements et en créant des risques potentiels d'inflammation.

Facteurs critiques qui provoquent une chaleur supplémentaire dans les moteurs VFD

L'utilisation de VFD génère également plusieurs sources de chaleur supplémentaires qui peuvent avoir un impact négatif sur les moteurs :

• Pertes électromagnétiques : Elles sont la principale cause de chaleur supplémentaire, en particulier dans les enroulements du rotor.
• Pics de tension transitoires : Ces pics exercent une pression sur les isolants des enroulements, réduisant ainsi la durée de vie du moteur.

Le démarrage du moteur est un autre facteur critique, car le courant initial peut être entre 6 et 10 fois supérieur au courant nominal, générant des contraintes thermiques considérables.

Adaptation des variateurs de fréquence dans les zones dangereuses

L'un des plus grands défis est l'adaptation des entraînements et des moteurs dans les zones dangereuses. Tous les fabricants de moteurs ne fournissent pas d'entraînements compatibles, ce qui oblige les utilisateurs à combiner des produits de différents fournisseurs. Des tests supplémentaires sont essentiels pour s'assurer que la combinaison moteur-entraînement peut être utilisée en toute sécurité dans des atmosphères explosives.

Le risque de combiner des produits de différents fournisseurs

Le fait de ne pas tester correctement la combinaison moteur-entraînement peut entraîner des risques supplémentaires, car les conditions de fonctionnement changent considérablement lors de l'utilisation d'un VFD au lieu d'une alimentation directe. De plus, les installations de moteurs propulsés à l'origine par un démarrage en ligne nécessitent une évaluation minutieuse pour éviter les situations dangereuses.

Assurer l'utilisation en toute sécurité des VFD dans les zones explosives

L'utilisation de variateurs de fréquence dans des atmosphères explosives nécessite une planification méticuleuse et une évaluation rigoureuse de tous les facteurs impliqués. La température, la compatibilité du système et la sécurité de l'isolation sont des aspects clés pour éviter les défaillances et les risques d'inflammation. En suivant les réglementations et en effectuant les tests nécessaires, nous pouvons garantir le fonctionnement en toute sécurité des moteurs dans les zones dangereuses.