De manière générale, dans quasiment tous les domaines industriels, la tendance générale pour les entraînements électriques à vitesse variable consiste à recourir aux moteurs AC (courant alternatif) alimentés par des variateurs de fréquence. La technologie DC (courant continu) est clairement sur le déclin et ce toutes puissances confondues. Ci-après je n'utilise pas l'abréviation MCC car elle est généralement réservée pour les Motor Control Centers.
Une des raisons pour lesquelles les entraînements DC sont très populaires en France est liée à la relative tolérance d'EDF concernant les harmoniques réseau. D'autres distributeurs sont nettement plus stricts pour ce qui est du respect des normes EN, ce qui impose l'installation de dispositifs de filtrage ou de compensation d'harmoniques qui sont relativement onéreux et génèrent également des pertes.
Le moteur asynchrone AC à ventilation extérieure est extrêmement robuste, de construction simple et ne requiert pour ainsi dire pas de maintenance. Les seules pièces à proprement parler d'usure sont les paliers. Pour les moteurs à refroidiseement extérieur, les ventilateurs du refroidissement forcé sont généralement dépourvus de filtre car le flux d'air ne passe pas par l'entrefer (espace annulaire entre le rotor et le stator), il n'y a donc par vraiment de maintenance particulière.
Le moteur courant continu (DC) est de construction plus complexe et présente surtout le désavantage majeur d'avoir un système de collecteur et de balais et, pour les puissances moyennes à importantes, de ne pas être de construction fermée excepté pour les modèles avec échangeur thermique à eau ou air (peu courants en RM). Les moteurs DC utilisés pour les RM ont une ventilation forcée avec passage de l'air par l'entrefer, ce qui nécessite un filtre qui doit être remplacé périodiquement.
Cela dit, le problème de maintenance No 1 des moteurs DC concerne le collecteur et les balais, et. surout, le tournage/fraisage du collecteur qui ne peut être effectué que dans un atelier. Vu leur masse, ces moteurs ne sont pas très pratiques à démonter et à transporter, ce qui renchérit les opérations de maintenance.
Le variateur courant continu (DC) est de conception très simple et travaille en simple conversion (redressage contrôlé). Le variateur de fréquence est lui de conception nettement plus complexe et opère en double conversion, le réseau basse tension AC triphasé étant d'abord redressé pour alimenter un circuit intermédiaire en courant continu (DC) qui alimente à son tour une section onduleur qui génère un courant triphasé de fréquence variable. En raison de la double conversion, le rendement est très légèrement moins bon mais il convient de déterminer le bilan énergétique complet en tenant compte de l'ensemble des éléments, dont notamment les transformateurs moyenne tension/basse tension (basse tension signifie max. 1000 V eff. entre phases), les filtres, selfs etc. et bien entendu les moteurs mêmes et leurs équipements de refroidissement forcé.
Pour ce qui est du rendement du moteur même, pour des applications en RM, la différence entre un moteur courant continu et alternatif est très faible et, comme mentionné, il importe d'établir un bilan énergétique complet. Pour les moteurs AC basse tension de haute puissance, le rendement est de l'ordre de 96-97% (j'avais mentionné des exemples dans un autre sujet) et ne varie que très peu entre 50% et 100% de la charge nominale.
Le choix entre AC et DC est aussi une question de maîtrise technologique et de tradition, de l'inertie qui s'oppose au changement. On peut aussi comparer des commandes Frey avec des commandes Seirel ou Semer. Finalement c'est surtout aussi le client qui décide (qui paie décide).
Pour ce qui est de la facture EDF je ne pense pas qu'il y ait des différences significatives entre une solution moderne AC et DC, et, si l'on tient compte d'harmoniques comparables, la solution DC est probablement moins intéressante. Les moteurs récents, AC ou DC, ont des meilleurs rendements que les anciens moteurs mais parfois cela se fait un peu au détriment de la fiabilité en raison d'une optimisation thermique plus pointue. Le pire ce sont les moteurs mal rebobinés, parfois leur rendement est nettement moins bon qu'avec le bobinage d'origine mais souvent personne n'en est conscient
Côté investissement, le DC est moins cher si on ferme les yeux sur les harmonqiues réseau mais si on installe tous les filtres requis on n'est plus forcément gagnant.
Comme mentionné, la maintenance est beaucoup plus simple pour les moteurs AC. L'électronique de puissance même, AC ou DC, ne nécessite quasiment pas d'entretien à part un dépoussièrage et éventuellement le remplacement des filtres de ventilation des armoires et modules redresseurs et onduleurs. Donc pas de différence significative entre l'électronique de puissance AC et DC de ce point. A noter que les condensateurs des circuits intermédiaires des variateurs de fréquence ont une durée de vie limitée mais ils tiennent quand même assez longtemps surtout si, le cas échéant, ils sont reformés conformément aux directives des fabricants après une période de non-utilisation prolongée.
Dernier détail, les variateurs de fréquence avec redresseur contrôlé sont très tolérants aux perturbations du réseau et, contrairement aux variateurs DC, ne posent aucun problème en cas de coupure réseau même si le moteur opère dans un quadrant régénératif (c.à.d. en étant entraîné par la charge).
Voilà, c'est un peu long mais peut-être que cela aura apporté quelques éléments de réponses.
Edit: Le facteur de puissance des variateurs AC haute de gamme avec unité d'alimentation/réinjection à IGBT est unitaire. Si nécessaire on peut même compenser un cos phi inductif (dépend des rapports de puissance évidemment).
(Edité pour l'haurtogrhaffe é ôtres phôtes.)
Ce message a été modifié par Velro - 04 avril 2007 - 20:16 .