Le nom "réacteur de ligne" évoque immédiatement le fait que ce dispositif inductif est utilisé du côté ligne (entrée) du VFD. Cependant, ce même réacteur de ligne ou un réacteur de ligne déclassé peut souvent être utilisé du côté charge (sortie) d'un VFD, car il fournit de l'énergie au moteur.

Tout d'abord, il faut comprendre que la sortie d'un variateur de fréquence (VFD) n'est pas une onde sinusoïdale, mais une série d'impulsions carrées en courant continu de largeur variable. En général, il y a entre 2 000 et 20 000 impulsions par seconde. En contrôlant la largeur de ces impulsions, le VFD peut simuler une grande variété de fréquences afin de faire varier la vitesse du moteur. Ce signal modulé en largeur d'impulsion (PWM) peut causer certains problèmes au système, notamment :

• Augmentation du bruit audible du moteur
• Augmentation de la température du moteur et baisse du rendement
• Dommages au bobinage et aux roulements du moteur avec des longueurs de câble importantes

Représentation d'une sortie PWM d'un variateur de fréquence et simulation d'une onde sinusoïdale.

En règle générale, un réacteur de ligne de 5 % ou plus ou un filtre dV/dT est installé à proximité de la sortie du VFD afin d'atténuer ces problèmes. Certains fabricants réduisent la puissance nominale d'un réacteur de ligne d'entrée ou proposent une référence distincte à utiliser côté charge du VFD en raison d'un échauffement plus important. Les réacteurs de ligne Centurion CRX de Hammond Power Solution peuvent être utilisés aussi bien côté ligne que côté charge d'un VFD sans réduction de puissance nominale.

Réduction du bruit audible et de l'échauffement du moteur

L'installation de réacteurs de charge ou de filtres dV/dT à la sortie du VFD peut aider à réduire le temps de montée rapide aux extrémités des ondes carrées PWM DC du VFD. Cet « arrondi » de l'onde carrée augmente le dV/dT et recrée mieux une onde sinusoïdale au niveau du moteur. Cela entraîne une amélioration globale du rendement et une baisse potentielle de la température du moteur de 10 à 20^oC, ce qui augmente également le temps moyen entre les pannes (MTBF) des moteurs. De plus, les ondes carrées PWM DC peuvent provoquer un sifflement plus aigu dans un moteur. L'ajout d'un réacteur de ligne de sortie peut réduire le bruit audible du moteur de 3 dB ou plus.

Endommagement du bobinage et du roulement du moteur avec des longueurs de câble importantes.

Les fabricants de VFD spécifient généralement une longueur de câble entre le VFD et le moteur au-delà de laquelle un phénomène d'ondes réfléchies peut se produire. Dans ce cas, la tension de sortie du VFD peut être multipliée par deux ou quatre fois la tension du bus CC de base. La tension du bus CC de base à 480 VCA est d'environ 670 à 690 volts, ce qui signifie que les enroulements du moteur peuvent subir des pics deux à quatre fois plus élevés. Ce phénomène se produit généralement quelque part dans les enroulements du moteur ou dans le câble. Lorsqu'il se produit, il se manifeste généralement comme suit :

• Pannes de câbles dues à une surtension
• Défaillance de l'isolation du bobinage du moteur
• Défaillance des roulements :

La charge haute tension s'échappe de l'isolation du bobinage, mais ne provoque souvent pas de défaillance immédiate de l'isolation. L'un des chemins les plus probables vers la terre pour la charge est celui qui passe par les bobinages, les roulements et l'arbre du moteur jusqu'à la machine mise à la terre. L'arc électrique qui traverse le lubrifiant sur les roulements du moteur provoque la formation de minuscules piqûres. Lorsque suffisamment de piqûres se sont formées, les roulements tombent en panne.

Filtre dV/dT type illustré ci-dessus

Bien qu'un réacteur de ligne puisse également contribuer à atténuer le problème, un filtre dV/dT permettra de réduire plus efficacement la tension maximale de l'onde réfléchie, en particulier lorsque les longueurs de câble sont importantes. Si vous utilisez un réacteur de ligne, il est recommandé d'utiliser une impédance minimale de 5 %. Des impédances plus élevées peuvent être obtenues en connectant deux réacteurs en série. Les réacteurs sont recommandés pour des longueurs de câble allant jusqu'à 150 mètres. En général, l'ajout d'un filtre dV/dT à la sortie d'un VFD augmente le temps de montée du front des impulsions CC et atténue les problèmes liés aux ondes réfléchies. Un filtre dV/dT combine un réacteur avec une carte de filtre RC qui agit comme un circuit d'amortissement. Si la distance entre le VFD et le moteur dépasse 1 000 pieds, d'autres technologies telles que les filtres à onde sinusoïdale peuvent être envisagées.