Techniques de freinage
Les techniques de freinage utilisées par les démarreurs ATS - variateur ATV sont :
• injection de courant continu dans les pôles d'un moteur asynchrone
• utilisation d'une résistance de freinage pour dissiper en effet Joule l'excès d'énergie de freinage
• réjection de ce même excès d'énergie sur le réseau électrique
Freinage par injection de courant continu
L'injection de courant continu est utilisée pour ralentir les charges entraînées par des moteurs alimentés par des démarreurs ou des variateurs mais l'était aussi par des modules de freinage spécifiques
Avantages :
• permet de freiner plus rapidement qu'en roue libre
• freinage économique Inconvénients :
• non maîtrise de la durée de freinage, un freinage sur une application à forte inertie sera plus long que sur une application à faible inertie. A démarreur ou variateur égal, les durées de freinage seront différentes suivant l'inertie de l'application
• la durée d'arrêt ne pourra être calibrée que si l'inertie est toujours
identique, nécessité de vérifier la durée par un test, sinon utilisation d'un variateur
Démarreurs
Avec ce produit, il est possible de borner les durées des rampes d'augmentation et de diminution de tension appliquée au moteur et non les durées de démarrage et de freinage
Modules spécifiques
Square D commercialisait des produits de référence EMB et Télémécanique des produits de référence ATP, Schneider ne commercialise et ne maintient plus ces produits
(Square D et Télémécanique sont d'anciennes marques Schneider)
Freinage avec résistance de freinage
Ce type de freinage n'est utilisé que par les variateurs de fréquence Explication
L'excès d'énergie liée au freinage est stocké dans les condensateurs du bus continu du variateur et fait augmenter sa tension. A partir d'un seuil de tension, l'énergie supplémentaire est déversée dans la résistance de freinage et est alors dissipée par effet Joule
Avantages
• il est possible de calibrer la durée de freinage, il suffit de dimensionner la résistance de freinage. La durée de freinage sera celle du paramètre décélération DEC du menu Réglage
• pas de réglage produit Inconvénient
• plus onéreux que le freinage par injection de courant continu mais reste économique
• il n'est pas possible de raisonnablement freiner en dessous d'une seconde
Choix de la résistance
Nos gammes de variateurs ATV71 comportent en références catalogue :
• des résistances de freinage standard
• des résistances de levage pour mouvement à très forte inertie (levage, centrifugeuse, concasseur)
Exemple : pour un variateur ATV71de 11 kW, il est proposé une résistance standard de 0,2 kW et une résistance de levage de 9,8 kW
sinon il est possible d'ajuster avec des résistances spécifiques sur mesure, il faut alors spécifier au fournisseur :
• la valeur ohmique => c'est une caractéristique du variateur
• le pouvoir dissipatif nécessaire (en kW) => c'est une caractéristique de l'application
• le degré de protection vis à vis de l'environnement : IP00, IP20, IP54
Les sociétés de type Métal Déployé ou AET Technologies peuvent fabriquer ce type de résistance
L'utilisation d'une résistance de freinage par un variateur ATV permet de garantir la durée de la décélération
Le variateur de vitesse surveille constamment la tension sur son bus continu et lorsque l'application a peu d’inertie ou est à faible cadence, les condensateurs internes du variateur suffisent à encaisser les à-coups d'énergie, mais lorsque les condensateurs ne suffisent plus et risquent de claquer parce que la tension du bus continu devient trop importante, il est nécessaire de choisir un des modes d'arrêt suivant :
• arrêt roue libre, le variateur ne contrôle plus du tout le moteur, la machine s'arrête sur sa propre inertie ==> la durée de décélération peut être
importante et varie suivant la charge
• arrêt par injection de courant continu, dans ce mode d'arrêt , le variateur envoie du courant continu dans les 3 phases du moteur ==> la durée de la décélération sera moins importante mais elle variera suivant la charge
• arrêt par autoadaptation (BRA), le variateur alterne le freinage en roue libre lorsque la tension relevée sur le bus continue est au dessus d'un certain seuil et le freinage contrôlé sur ses propres condensateurs lorsque la tension est en dessous de ce même seuil ==> la durée de décélération sera
optimisée mais variera suivant la charge
• arrêt sur résistance de freinage, lorsque la tension relevée sur le bus continu excède un certain seuil, le variateur envoie cette énergie sur le résistance, la tension du bus diminue alors et les condensateurs sont préservés tout en garantissant le durée de la décélération quelque soit l'inertie ou la cadence
Choix des résistances de freinage
Schneider a catalogué les résistances de freinage pour ses propres variateurs. Il s'agit de résistances de freinage issues de l'expérience et dont la valeur de dissipation thermique est suffisante pour encaisser la plupart des inerties ou cadences rencontrées dans l'industrie
Outre cette gamme standard de résistance, le variateur ATV71 est pourvu d'une gamme de résistances hautes performances capable de dissiper
thermiquement les inerties très importantes liées au levage
Si l'inertie ou la cadence imposée à la machine est trop importante pour les résistances de freinage cataloguées, il est possible de les faire calculer par
Schneider via Chorus et de les faire fabriquer par des prestataires tiers comme AET ou Métal déployé
Réglages
• l'autoréglage est obligatoire
• le réglage du gain de la boucle vitesse sera peut être à affiner si la durée de décélération approche la seconde
Applications avec résistance de freinage
• les machines à forte inertie
• les machines supportant des cadences importantes lorsque la rampe de décélération est très courte
• la décélération de longue durée
• les machines à balourd
Précautions
Pour des raisons de dissipation thermique la résistance de freinage doit être montée à l'extérieur de l'armoire
Défluxage rapide du moteur
La durée de démagnétisation peut être importante sur certains moteurs très selfiques
Si le module ATP injecte du courant continu dans les enroulements moteurs dès l'arrêt du moteur, son action risque d'entrer en conflit avec le courant magnétisant et par là même occasionner le déclenchement des protections, voire détruire le matériel
Le module option ATP04 permettra de résoudre cet aléa en pilotant un contacteur qui shuntera les enroulements du moteur avant de faire l'injection de courant continu
Pour en savoir plus sur les module ATP
Les modules de freinage ATP sont prévus pour injecter du courant redressé dans les enroulements moteur. Le couple de freinage est ajusté par l'utilisateur par le
réglage d'un potentiomètre d'intensité de courant. Plus le courant injecté est
important, plus le freinage est efficace. Cette valeur ne doit pas être excessive pour ne pas détruire le moteur ou le frein. Un deuxième potentiomètre permet de régler la durée d'injection de courant continu donc la durée de freinage
Les modules ATP sont en arrêt de commercialisation depuis 2000 et n'ont pas été remplacés. Cette fonction freinage par injection de courant continu se retrouve au niveau des démarreurs ATS et au niveau des variateurs de fréquence ATV
