Par Kevin Beck
Mis à jour le 24 mars 2022
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Aux États-Unis, la plupart des foyers sont alimentés en courant monophasé par le service public local. L’électricité produite dans les centrales électriques est toutefois produite sous forme d’électricité triphasée. Les lignes de transport à haute tension transportent cette alimentation triphasée sur de longues distances, puis des transformateurs abaisseurs réduisent la tension avant de la livrer aux quartiers.
L'alimentation monophasée est adéquate pour les appareils quotidiens, mais les équipements industriels tels que les gros moteurs et les compresseurs nécessitent souvent la puissance constante et continue d'un système triphasé. Si votre propriété ne dispose que d'un service monophasé, vous pouvez toujours faire fonctionner des machines triphasées avec le bon convertisseur.
Cet article est uniquement à des fins éducatives. Ne modifiez ou n’expérimentez jamais le câblage électrique à moins d’être un électricien qualifié. Une manipulation incorrecte peut provoquer des blessures graves, voire la mort.
Pensez à trois oscillateurs identiques déphasés de 120°. Une fois tracées, leurs tensions se chevauchent de sorte que la somme algébrique à tout instant est nulle. Cependant, comme la puissance dépend du carré de la tension, le système combiné fournit une puissance de sortie constante et non nulle. C'est pourquoi l'alimentation triphasée est idéale pour les gros moteurs qui ont besoin d'un couple fluide et ininterrompu.
Mathématiquement, la puissance est calculée comme :
P =V 2 /R
Ici, V est la tension instantanée et R est la résistance de charge. Même lorsque la tension instantanée est négative, sa mise au carré donne une contribution positive à la puissance totale.
Une alimentation monophasée oscille entre des tensions positives et négatives, passant par zéro 120 fois par seconde (60 Hz). À ces passages à zéro, la puissance instantanée tombe à zéro, mais le retour rapide permet aux petits appareils de fonctionner sans problème. Cependant, les gros moteurs dépendent d'un flux de puissance continu et peuvent caler lorsque la tension atteint brièvement zéro.
Lorsque vous devez faire fonctionner un moteur triphasé mais ne disposer que d’un service monophasé, plusieurs options de conversion existent. Chacun a ses propres compromis en termes de coût, d'efficacité et de durée de vie du moteur.
Un convertisseur statique utilise des condensateurs pour générer une troisième phase synthétique. Le moteur peut démarrer avec une alimentation monophasée, puis le convertisseur fournit la phase manquante pour le maintenir en marche. Bien que peu coûteux, il réduit la durée de vie du moteur jusqu'à 20 % en raison de la demande de puissance réactive.
Cet appareil combine un moteur libre et un générateur intégré. Une fois que le rouleau est en marche, il crée une véritable sortie triphasée qui peut alimenter la charge avec une perte minimale. Les convertisseurs rotatifs sont plus robustes que les convertisseurs statiques mais sont plus volumineux et nécessitent une routine de maintenance distincte.
Un VFD utilise la technologie d'onduleur pour synthétiser le courant alternatif à n'importe quelle fréquence et tension souhaitées. En ajustant la forme d'onde de sortie, il peut émuler une véritable alimentation triphasée, offrant les meilleures performances moteur et efficacité énergétique. Les VFD constituent la solution la plus sophistiquée, mais leur prix est plus élevé.
Chaque méthode de conversion a ses propres avantages, et le meilleur choix dépend de la demande de puissance de votre application, de votre budget et de la durée de vie souhaitée de votre équipement.