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Pourquoi le variateur de fréquence endommage-t-il les roulements du moteur ?

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Pourquoi le variateur de fréquence endommage-t-il les roulements du moteur ?

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Tout d'abord, il faut comprendre qu'un courant circule dans le roulement et que ce courant est intermittent. Les circuits intermittents peuvent générer des arcs électriques, susceptibles de brûler les roulements.

Il existe deux causes principales à la circulation de courant dans les roulements des moteurs à courant alternatif. La première est la tension induite provoquée par le déséquilibre du champ électromagnétique interne ; la seconde est le circuit de courant à haute fréquence causé par la capacité parasite.

Dans un moteur à induction à courant alternatif idéal, le champ magnétique est symétrique. Lorsque les courants des enroulements triphasés sont égaux et que le déphasage est de 120°, aucune tension n’est induite sur l’arbre du moteur. Lorsque la tension PWM de sortie du convertisseur de fréquence provoque un champ magnétique asymétrique à l’intérieur du moteur, une tension est alors induite sur l’arbre. L’amplitude de cette tension est comprise entre 10 et 30 V, et dépend de la tension d’alimentation. Plus la tension d’alimentation est élevée, plus la tension sur l’arbre est importante.

Lorsque cette tension dépasse la résistance diélectrique de l’huile de lubrification présente dans le roulement, un circuit de courant se forme. Au cours de la rotation de l’arbre, à un certain moment, l’isolation de l’huile de lubrification bloque le courant. Ce processus s’apparente au cycle marche-arrêt d’un interrupteur mécanique, au cours duquel un arc électrique se forme, brûlant la surface de l’arbre, de la bille et de la cuvette, et provoquant l’apparition de piqûres. En l’absence de vibrations externes, ces petites piqûres n’ont pas d’impact significatif ; mais en présence de vibrations externes, des rainures apparaissent, ce qui a un impact considérable sur le fonctionnement du moteur.

De plus, des expériences ont montré que la tension appliquée à l’axe est également liée à la fréquence fondamentale de la tension de sortie. Plus la fréquence fondamentale est basse, plus la tension sur l’arbre est élevée, et plus les dommages subis par les roulements sont importants.

Au début du fonctionnement du moteur, lorsque la température de l’huile de lubrification est basse, l’amplitude du courant est comprise entre 5 et 200 mA ; ce faible courant ne causera donc aucun dommage aux roulements. Mais après un certain temps de fonctionnement du moteur, à mesure que la température de l’huile de lubrification augmente, le courant de crête atteint 5 à 10 A, provoquant des arcs électriques et la formation de petites piqûres à la surface des pièces des roulements.

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