Danfoss FC 101 Design guide [fr]

ENGINEERING TOMORROW

Manuel de con€guration VLT® HVAC Basic Drive FC 101

vlt-drives.danfoss.com

Table des matières	Manuel de con€guration

Table des matières
1 Introduction	6
1.1 Objet du manuel de con€guration	6
1.2 Version de document et de logiciel	6
1.3 Symboles de sécurité	6
1.4 Abréviations	7
1.5 Ressources supplémentaires	7
1.6 Dé€nitions	7
1.7 Facteur de puissance	10
1.8 Indications de conformité	10
1.8.1 Marquage CE	10
1.8.2 Conformité UL	11
1.8.3 Marque de conformité RCM	11
1.8.4 EAC	11
1.8.5 UkrSEPRO	11
2 Sécurité	12
2.1 Personnel qualiێ	12
2.2 Précautions de sécurité	12
3 Vue d'ensemble des produits	14
3.1 Avantages	14
3.1.1 Pourquoi utiliser un variateur de fréquence pour contrôler les ventilateurs et les
pompes ?	14
3.1.2 Un avantage évident : des économies d'énergie	14
3.1.3 Exemple d'économies d'énergie	14
3.1.4 Comparaison des économies d'énergie	15
3.1.5 Exemple avec un débit variable sur une année	16
3.1.6 Meilleur contrôle	17
3.1.7 Démarreur étoile/triangle ou démarreur progressif non requis	17
3.1.8 Des économies grâce à l'utilisation d'un variateur de fréquence	17
3.1.9 Sans variateur de fréquence	18
3.1.10 Avec un variateur de fréquence	19
3.1.11 Exemples d'applications	20
3.1.12 Volume d'air variable	20
3.1.13 La solution apportée par le VLT®	20
3.1.14 Volume d'air constant	21
3.1.15 La solution apportée par le VLT	21
3.1.16 Ventilateur de tour de refroidissement	22
3.1.17 La solution apportée par le VLT®	22
3.1.18 Pompes de condenseur	23

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Table des matières

VLT® HVAC Basic Drive FC 101

3.1.19 La solution apportée par le VLT	23
3.1.20 Pompes primaires	24
3.1.21 La solution apportée par le VLT®	24
3.1.22 Pompes secondaires	26
3.1.23 La solution apportée par le VLT®	26
3.2 Structures de contrôle	27
3.2.1 Structure de contrôle en boucle ouverte	27
3.2.2 Commande moteur PM/EC+	27
3.2.3 Contrôle local (Hand On) et distant (Auto On)	27
3.2.4 Structure de contrôle en boucle fermée	28
3.2.5 Conversion du signal de retour	28
3.2.6 Utilisation des références	29
3.2.7 Réglage du contrôleur en boucle fermée du variateur	30
3.2.8 Réglage manuel du PI	30
3.3 Conditions ambiantes de fonctionnement	30
3.4 Généralités concernant les normes CEM	36
3.4.1 Vue d'ensemble des émission CEM	36
3.4.2 Conditions d'émission	38
3.4.3 Résultats des essais d’émission CEM	39
3.4.4 Vue d'ensemble des émissions d'harmoniques	40
3.4.5 Conditions d'émission harmonique	40
3.4.6 Résultats des essais harmoniques (émission)	40
3.4.7 Conditions d'immunité	42
3.5 Isolation galvanique (PELV)	42
3.6 Courant de fuite à la terre	43
3.7 Conditions d'exploitation extrêmes	43
3.7.1 Protection thermique du moteur (ETR)	44
3.7.2 Entrées de thermistance	44

4 Sélection et commande	46
4.1 Code de type	46
4.2 Options et accessoires	47
4.2.1 Panneau de commande local (LCP)	47
4.2.2 Montage du LCP sur le panneau avant	47
4.2.3 Kit de boîtier IP21/NEMA Type 1	48
4.2.4 Plaque de connexion à la terre	49
4.3 Références	50
4.3.1 Options et accessoires	50
4.3.2 Filtres harmoniques	51
4.3.3 Filtre RFI externe	53

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Table des matières	Manuel de con€guration

5 Installation	54
5.1 Installation électrique	54
5.1.1 Raccordement au secteur et au moteur	56
5.1.2 Installation électrique conforme aux critères CEM	61
5.1.3 Bornes de commande	63
6 Programmation	64
6.1 Introduction	64
6.2 Panneau de commande local (LCP)	64
6.3 Menus	65
6.3.1 Menu d'état	65
6.3.2 Menu rapide	65
6.3.3 Menu principal	80
6.4 Transfert rapide du réglage des paramètres entre plusieurs variateurs de fréquence	81
6.5 Lecture et programmation des paramètres indexés	81
6.6 Initialisation aux réglages par défaut	81
7 Installation et con€guration de l'interface RS485	82
7.1 RS485	82
7.1.1 Vue d'ensemble	82
7.1.2 Raccordement du réseau	82
7.1.3 Con€guration matérielle du variateur de fréquence	82
7.1.4 Réglage des paramètres pour communication Modbus	83
7.1.5 Précautions CEM	83
7.2 Protocole FC	84
7.2.1 Vue d'ensemble	84
7.2.2 FC avec Modbus RTU	84
7.3 Réglage des paramètres pour activer le protocole	84
7.4 Structure des messages du protocole FC	84
7.4.1 Contenu d'un caractère (octet)	84
7.4.2 Structure du télégramme	84
7.4.3 Longueur du télégramme (LGE)	85
7.4.4 Adresse (ADR) du variateur de fréquence	85
7.4.5 Octet de contrôle des données (BCC)	85
7.4.6 Champ de données	85
7.4.7 Champ PKE	85
7.4.8 Numéro de paramètre (PNU)	86
7.4.9 Indice (IND)	86
7.4.10 Valeur du paramètre (PWE)	86
7.4.11 Types de données pris en charge par le variateur de fréquence	87

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Table des matières

VLT® HVAC Basic Drive FC 101

7.4.12 Conversion	87
7.4.13 Mots de process (PCD)	87
7.5 Exemples	87
7.5.1 Écriture d'une valeur de paramètre	87
7.5.2 Lecture d'une valeur de paramètre	88
7.6 Vue d'ensemble du Modbus RTU	88
7.6.1 Introduction	88
7.6.2 Vue d'ensemble	88
7.6.3 Variateur de fréquence avec Modbus RTU	88
7.7 Con€guration du réseau	89
7.8 Structure des messages du Modbus RTU	89
7.8.1 Introduction	89
7.8.2 Structure du télégramme Modbus RTU	89
7.8.3 Champ démarrage/arrêt	89
7.8.4 Champ d'adresse	90
7.8.5 Champ de fonction	90
7.8.6 Champ de données	90
7.8.7 Champ de contrôle CRC	90
7.8.8 Adresse de registre des bobines	90
7.8.9 Accès via écriture/lecture PCD	92
7.8.10 Comment contrôler le variateur de fréquence	93
7.8.11 Codes de fonction pris en charge par le Modbus RTU	93
7.8.12 Codes d'exceptions Modbus	93
7.9 Comment accéder aux paramètres	94
7.9.1 Gestion des paramètres	94
7.9.2 Stockage des données	94
7.9.3 IND (Index)	94
7.9.4 Blocs de texte	94
7.9.5 Facteur de conversion	94
7.9.6 Valeurs de paramètre	94
7.10 Exemples	95
7.10.1 Lecture état bobines (01 HEX)	95
7.10.2 Forcer/écrire bobine unique (05 HEX)	95
7.10.3 Forcer/écrire bobines multiples (0F HEX)	96
7.10.4 Lecture registres de maintien (03 HEX)	96
7.10.5 Prédé€nir registre unique (06 HEX)	97
7.10.6 Prédé€nir registres multiples (10 HEX)	97
7.10.7 Lire/Écrire registres multiples (17 HEX)	97
7.11 Pro€l de contrôle FC Danfoss	98
7.11.1 Mot de contrôle selon le pro€l FC (8-10 Protocole = Pro€l FC)	98

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Table des matières	Manuel de con€guration

7.11.2 Mot d'état selon le pro€l FC (STW)	100
7.11.3 Valeur de référence de vitesse du bus	102

8 Spéci€cations générales	103
8.1 Encombrement	103
8.1.1 Montage côte à côte	103
8.1.2 Dimensions du variateur de fréquence	104
8.1.3 Dimensions lors de l'expédition	107
8.1.4 Montage externe	108
8.2 Spéci€cations de l'alimentation secteur	108
8.2.1 3 x 200-240 V CA	108
8.2.2 3 x 380-480 V CA	109
8.2.3 3 x 525-600 V CA	113
8.3 Fusibles et disjoncteurs	114
8.4 Caractéristiques techniques générales	116
8.4.1 Alimentation secteur (L1, L2, L3)	116
8.4.2 Puissance du moteur (U, V, W)	116
8.4.3 Longueur et section des câbles	117
8.4.4 Entrées digitales	117
8.4.5 Entrées analogiques	117
8.4.6 Sortie analogique	117
8.4.7 Sortie digitale	118
8.4.8 Carte de commande, communication série RS485	118
8.4.9 Carte de commande, sortie 24 V CC	118
8.4.10 Sortie relais [bin]	118
8.4.11 Carte de commande, sortie 10 V CC	119
8.4.12 Conditions ambiantes	119
8.5 dU/Dt	120
Indice	123

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Introduction VLT® HVAC Basic Drive FC 101

1	1	1 Introduction

1.1 Objet du manuel de con€guration

Ce manuel de con€guration est destiné aux ingénieurs de projets et systèmes, aux consultants en conception et aux experts en applications et produits. Les informations techniques fournies permettent de comprendre les capacités du variateur de fréquence pour intégration dans des systèmes de contrôle et de surveillance de moteur. Les détails décrits concernent le fonctionnement, les exigences et les recommandations pour l'intégration dans un système. Les informations fournies sont avérées pour les caractéristiques de puissance d'entrée, la sortie de commande du moteur et les conditions de fonctionnement ambiantes du variateur de fréquence.

Sont aussi inclus :

•les fonctions de sécurité ;

•la surveillance de la condition de panne ;

•des rapports d'état opérationnels ;

•les fonctionnalités de communication série ;

•les options et fonctions programmables.

Certains détails de conception sont également fournis, tels que :

•exigences du site ;

•câbles ;

•fusibles ;

•câblage de commande ;

•tailles et poids des unités ;

•autres informations essentielles indispensables pour plani€er l'intégration du système.

La consultation des informations détaillées du produit permet, lors de la conception, de développer un système optimal en termes de fonctionnalité et d'eŒcacité.

VLT® est une marque déposée.

1.2 Version de document et de logiciel

Ce manuel est régulièrement révisé et mis à jour. Toutes les suggestions d'amélioration sont les bienvenues.

Édition	Remarques	Version
		logicielle
MG18C8xx	Dernière mise à jour de la version des	4.2x
	logiciels et du matériel.
Tableau 1.1 Version de document et de logiciel

À partir de la version 4.0x (à partir de la semaine de production 33 2017), la fonction de vitesse variable du ventilateur de refroidissement du dissipateur de chaleur équipe les variateurs de fréquence jusqu'à la puissance de 22 kW (30 HP) 400 V IP20 et jusqu'à la puissance 18,5 kW (25 HP) 400 V IP54. Cette fonction requiert des mises à niveau des logiciels et du matériel et impose des restrictions en matière de compatibilité avec les versions antérieures pour les boîtiers de tailles H1-H5 et I2-I4. Voir le Tableau 1.2 pour les restrictions.

		Ancienne carte de	Nouvelle carte de
	Compatibilité	commande (jusqu'à	commande (à partir
		la semaine de	de la semaine de
	des logiciels
		production 33	production 34
		2017)	2017)
	Ancien logiciel
	(jusqu'à la version	Oui	Non
	3.xx du €chier OSS)
	Nouveau logiciel
	(à partir de la	Non	Oui
	version 4.xx du
	€chier OSS)
		Ancienne carte de	Nouvelle carte de
	Compatibilité	commande (jusqu'à	commande (à partir
		la semaine de	de la semaine de
	du matériel
		production 33	production 34
		2017)	2017)
	Ancienne carte de		Oui (mise à niveau
	puissance	Oui (uniquement	IMPÉRATIVE du
	(jusqu'à la semaine	jusqu'à la version	logiciel vers la
	de production 33	3.xx du logiciel)	version 4.xx ou
	2017)		supérieure)
		Oui (mise à niveau
		IMPÉRATIVE du
	Nouvelle carte de	logiciel vers la
	puissance	version 3.xx ou	Oui (uniquement à
	(à partir de la	inférieure, le	partir de la version
	semaine de	ventilateur	4.xx du logiciel)
	production 34 2017)	fonctionne à pleine
		vitesse en
		permanence)

Tableau 1.2 Compatibilité des logiciels et du matériel

1.3 Symboles de sécurité

Les symboles suivants sont utilisés dans ce manuel :

AVERTISSEMENT

Indique une situation potentiellement dangereuse qui peut entraîner des blessures graves ou le décès.

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Introduction	Manuel de con€guration

ATTENTION

Indique une situation potentiellement dangereuse qui peut entraîner des blessures super€cielles à modérées. Ce signe peut aussi être utilisé pour mettre en garde contre des pratiques non sûres.

AVIS!

Fournit des informations importantes, notamment sur les situations qui peuvent entraîner des dégâts matériels.

1.4 Abréviations

°C	Degrés Celsius
°F	Degrés Fahrenheit
A	Ampère
CA	Courant alternatif
AMA	Adaptation automatique au moteur
AWG	American Wire Gauge (calibre américain des
	€ls)
CC	Courant continu
CEM	Compatibilité électromagnétique
ETR	Relais thermique électronique
FC	Variateur de fréquence
fM,N	Fréquence nominale du moteur
kg	Kilogramme
Hz	Hertz
IINV	Courant de sortie nominal onduleur
ILIM	Limite de courant
IM,N	Courant nominal du moteur
IVLT,MAX	Courant de sortie maximal
IVLT,N	Courant nominal de sortie fourni par le
	variateur de fréquence
kHz	Kilohertz
LCP	Panneau de commande local
m	Mètre
mA	Milliampère
MCT	Outil de contrôle du mouvement
mH	Inductance en millihenry
min	Minute
ms	Milliseconde
nF	Nanofarad
Nm	Newton-mètre
ns	Vitesse moteur synchrone
PM,N	Puissance nominale du moteur
PCB	Carte à circuits imprimés
PELV	Protective extra low voltage (très basse
	tension de protection)
Régén.	Bornes régénératives
tr/min	Tours par minute
s	Seconde
TLIM	Limite de couple
UM,N	Tension nominale du moteur
V	Volts

Tableau 1.3 Abréviations

1.5 Ressources supplémentaires

1 1

•Le Guide rapide du VLT® HVAC Basic Drive FC 101 contient des informations de base sur l'encombrement, l'installation et la programmation.

•Le Guide de programmation du VLT® HVAC Basic Drive FC 101 fournit des informations sur la programmation et comporte une description complète des paramètres.

•Logiciel Danfoss VLT® Energy Box. Sélectionner PC Software Downloads (téléchargement logiciels) sur www.danfoss.com/en/service-and-support/ downloads/dds/vlt-energy-box/.

Le logiciel VLT® Energy Box permet d'eŽectuer des comparaisons de consommation d'énergie entre applications de pompes et de ventilateurs HVAC entraînées par des variateurs de fréquence Danfoss, avec diŽérentes méthodes de contrôle du débit. Utiliser cet outil pour prévoir avec précision les coûts, les économies et la période de récupération liés à l'utilisation de variateurs de fréquence Danfoss sur des ventilateurs HVAC, des pompes et des tours de refroidissement.

La documentation technique Danfoss est disponible sous format électronique sur le CD fourni avec le produit ou sur support papier auprès du service commercial Danfoss local.

Assistance technique Logiciel de programmation MCT 10

Télécharger le logiciel sur www.danfoss.com/en/service-and- support/downloads/dds/vlt-motion-control-tool-mct-10/.

Pendant l’installation du logiciel, saisir le code d’accès 81463800 a€n d’activer la fonctionnalité FC 101. Une clé de licence n’est pas nécessaire pour utiliser la fonctionnalité FC 101.

La dernière version du logiciel ne contient pas toujours les dernières mises à jour de variateur de fréquence. Contacter le service commercial local pour obtenir les dernières mises à jour de variateur de fréquence (€chiers *.upd) ou les télécharger sur www.danfoss.com/en/service-and-support/ downloads/dds/vlt-motion-control-tool-mct-10/#Overview.

1.6 Dé€nitions

Variateur de fréquence

IVLT, MAX

Courant de sortie maximal

IVLT,N

Courant nominal de sortie fourni par le variateur de fréquence.

UVLT, MAX

Tension de sortie maximale.

Entrée

Le moteur raccordé peut être lancé et arrêté à l'aide du LCP et des entrées digitales. Les fonctions sont réparties en deux groupes, comme indiqué dans le Tableau 1.4. Les

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Introduction

VLT® HVAC Basic Drive FC 101

1	1		fonctions du groupe 1 ont une priorité supérieure aux
			fonctions du groupe 2.
				Réinitialisation, arrêt en roue libre, réinitialisation
			Groupe 1	et arrêt en roue libre, arrêt rapide, freinage par
				injection de courant continu, arrêt et [OŽ].
			Groupe 2	Démarrage, impulsion de démarrage, inversion,
				démarrage avec inversion, jogging et gel sortie

Tableau 1.4 Ordres de commande

Moteur

fJOG

Fréquence du moteur lorsque la fonction jogging est activée (via des bornes digitales).

fM

Fréquence du moteur.

fMAX

Fréquence maximale du moteur.

fMIN

Fréquence minimale du moteur.

fM,N

Fréquence nominale du moteur (données de la plaque signalétique).

IM

Courant du moteur.

IM,N

Courant nominal du moteur (données de la plaque signalétique).

nM,N

Couple de décrochage

couple			<![if ! IE]> <![endif]>175ZA078.10
		couple de décrochage

tr / mn

Illustration 1.1 Couple de décrochage

ηVLT

Le rendement du variateur de fréquence est dé€ni comme le rapport entre la puissance dégagée et la puissance absorbée.

Ordre de démarrage désactivé

Ordre d'arrêt faisant partie du groupe 1 d'ordres de commande, voir le Tableau 1.4.

Ordre d'arrêt

Voir le Tableau 1.4.

Référence analogique

Un signal transmis vers les entrées analogiques 53 ou 54. Il peut prendre la forme de tension ou de courant.

Vitesse nominale du moteur (données de la plaque signalétique).

PM,N

Puissance nominale du moteur (données de la plaque signalétique).

UM

Tension instantanée du moteur.

UM,N

Tension nominale du moteur (données de la plaque signalétique).

•Entrée de courant : 0-20 mA et 4-20 mA

•Entrée de tension : 0-10 V CC

Référence bus

Signal appliqué au port de communication série (port FC).

Référence prédé€nie

Référence prédé€nie réglable entre -100 % et +100 % de la plage de référence. Huit références prédé€nies peuvent être sélectionnées par l'intermédiaire des bornes digitales.

RéfMAX

Détermine la relation entre l'entrée de référence à 100 % de la valeur de l'échelle complète (généralement 10 V, 20 mA) et la référence résultante. Valeur de référence maximum dé€nie au paramétre 3-03 Réf. max..

RéfMIN

Détermine la relation entre l'entrée de référence à la valeur 0 % (généralement 0 V, 0 mA, 4 mA) et la référence résultante. Valeur de référence minimum dé€nie au paramétre 3-02 Référence minimale.

Entrées analogiques

Les entrées analogiques permettent de contrôler diverses fonctions du variateur de fréquence.

Il en existe 2 types :

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Introduction	Manuel de con€guration

•Entrée de courant : 0-20 mA et 4-20 mA

•Entrée de tension : 0-10 V CC

Sorties analogiques

Les sorties analogiques peuvent fournir un signal de 0-20 mA, 4-20 mA ou un signal numérique.

Adaptation automatique au moteur, AMA

L'algorithme d'AMA détermine, à l'arrêt, les paramètres électriques du moteur raccordé et compense la résistance en fonction de la longueur du câble moteur.

Entrées digitales

Les entrées digitales permettent de contrôler diverses fonctions du variateur de fréquence.

Sorties digitales

Le variateur de fréquence est doté de deux sorties à semiconducteurs qui peuvent fournir un signal 24 V CC (max. 40 mA).

Sorties relais

Le variateur de fréquence est doté de deux sorties relais programmables.

ETR

Le relais thermique électronique constitue un calcul de charge thermique basé sur une charge et un temps instantanés. Il permet d'estimer la température du moteur et d'empêcher le moteur de surchauŽer.

Initialisation

Si l'on eŽectue une initialisation (paramétre 14-22 Mod. exploitation), les paramètres programmables du variateur de fréquence reviennent à leurs valeurs par défaut.

Le Paramétre 14-22 Mod. exploitation n'initialise pas les paramètres de communication, la mémoire des défauts ou le journal mode incendie.

Cycle d'utilisation intermittent

Une utilisation intermittente fait référence à une séquence de cycles d'utilisation. Chaque cycle est composé d'une période en charge et d'une période à vide. Le fonctionnement peut être périodique ou non périodique.

LCP

Le panneau de commande local (LCP) constitue une interface complète de commande et de programmation du variateur de fréquence. Le panneau de commande est amovible sur les unités IP20 et €xe sur les unités IP54. Il peut être installé, à l'aide d'un kit de montage, à une distance maximale de 3 m (9,8 pi) du variateur de fréquence, par exemple dans un panneau frontal.

Lsb

Bit de poids faible.

MCM

Abréviation de Mille Circular Mil, unité de mesure américaine de la section de câble. 1 MCM = 0,5067 mm².

Msb

Bit de poids fort.

Paramètres en ligne/hors ligne

1

1

Les modi€cations apportées aux paramètres en ligne sont activées directement après modi€cation de la valeur de données. Appuyer sur [OK] pour activer les paramètres hors ligne.

Régulateur PI

Le régulateur PI maintient la vitesse, la pression, la température, etc. souhaitées en adaptant la fréquence de sortie à la variation de charge.

RCD

Relais de protection diŽérentielle.

Con€guration

On peut enregistrer les réglages des paramètres dans 2 process. Changement d'un process à l'autre et édition d'un process pendant qu'un autre est actif.

Compensation du glissement

Le variateur de fréquence compense le glissement du moteur en augmentant la fréquence en fonction de la charge du moteur mesurée, la vitesse du moteur restant ainsi quasiment constante.

Contrôleur logique avancé (SLC)

Le SLC est une séquence d'actions dé€nies par l'utilisateur exécutées lorsque les événements associés dé€nis par l'utilisateur sont évalués comme étant TRUE (vrai) par le SLC.

Thermistance

Résistance dépendant de la température placée à l'endroit où l'on souhaite surveiller la température (variateur de fréquence ou moteur).

Trip (arrêt)

État résultant de situations de panne, p. ex. en cas de surchauŽe du variateur de fréquence ou lorsque celui-ci protège le moteur, le process ou le mécanisme. Le redémarrage est impossible tant que l'origine de la panne n'a pas été résolue ; l'état d'alarme est annulé par un reset ou, parfois, grâce à un reset programmé automatiquement. Ne pas utiliser l'alarme à des €ns de sécurité des personnes.

Alarme verrouillée

État résultant de situations de panne lorsque le variateur de fréquence assure sa propre protection et nécessitant une intervention physique, p. ex. si la sortie du variateur fait l'objet d'un court-circuit. Un déclenchement verrouillé peut être annulé par coupure de l'alimentation secteur, résolution de l'origine de la panne et reconnexion du variateur de fréquence. Le redémarrage est impossible tant que l'état d'arrêt n'a pas été annulé par un reset ou, dans certains cas, grâce à un reset programmé automatiquement. Ne pas utiliser l'alarme verrouillée à des €ns de sécurité des personnes.

Caractéristique Couple Variable

Caractéristiques de couple variable que l'on utilise pour les pompes et les ventilateurs.

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Introduction

VLT® HVAC Basic Drive FC 101

1 1 VVC+

Si on la compare au contrôle standard de proportion tension/fréquence, la commande vectorielle de tension (VVC+) améliore la dynamique et la stabilité, à la fois lorsque la référence de vitesse est modi€ée et lorsqu'elle est associée au couple de charge.

1.7 Facteur de puissance

Le facteur de puissance indique dans quelle mesure le variateur de fréquence impose une charge à l'alimentation secteur. Le facteur de puissance correspond au rapport entre I1 et IRMS, où I1 est le courant fondamental et où IRMS est le courant RMS total, y compris les harmoniques de courant. Plus le facteur de puissance est bas, plus l'IRMS est élevé pour la même performance en kW.

Facteur de puissance =

3 ×

U

×

I

1

× cos

ϕ

3 ×

U

×

I

RMS

Facteur de puissance pour alimentation triphasée :

I

1

cos

ϕ1

I

1

Facteur de puissance

=

× RMS

=

puisque cos

ϕ1 = 1

I

In

IRMS

I

I

I

I

RMS

2

2

2

+ . . +

2

Un =

1 +

5 +

7

facteur de puissance élevé indique que les diŽérents harmoniques de courant sont faibles.

Les bobines CC intégrées aux variateurs de fréquence génèrent un facteur de puissance élevé, qui minimise la charge imposée à l'alimentation secteur.

1.8 Indications de conformité

Les variateurs de fréquence ont été conçus conformément aux directives décrites dans cette section.

Directive UE	Version
Directive basse tension	2014/35/EU
Directive CEM	2014/30/EU
Directive ErP

Tableau 1.5 Directives UE applicables aux variateurs de fréquence

Les déclarations de conformité sont disponibles à la demande.

1.8.1.1 Directive basse tension

La directive basse tension s'applique à tous les appareils électriques utilisés dans les plages de tension allant de 50 à 1 000 V CA et de 75 à 1 600 V CC.

La directive vise à garantir la sécurité individuelle et à éviter les dégâts matériels, à condition que les équipements électriques soient installés et entretenus correctement pour l'application prévue.

1.8.1.2 Directive CEM

La directive CEM (compatibilité électromagnétique) vise à réduire les interférences électromagnétiques et à améliorer l'immunité des équipements et installations électriques. Les conditions de base relatives à la protection de la directive CEM 2014/30/UE indiquent que les dispositifs qui génèrent des interférences électromagnétiques (EMI) ou dont le fonctionnement peut être aŽecté par les EMI doivent être conçus pour limiter la génération d'interférences électromagnétiques et doivent présenter un degré d'immunité adapté vis-à-vis des EMI lorsqu'ils sont correctement installés, entretenus et utilisés conformément à l'usage prévu.

1.8.1 Marquage CE

Le marquage CE (Communauté européenne) indique que le fabricant du produit se conforme à toutes les directives CE applicables. Les directives UE applicables à la conception et à la fabrication des variateurs de fréquence sont répertoriées dans le Tableau 1.5.

AVIS!

Le marquage CE ne fournit aucune information sur la qualité du produit. Les spéci€cations techniques ne peuvent pas être déduites du marquage CE.

AVIS!

Les variateurs de fréquence avec fonction de sécurité intégrée doivent être conformes à la directive sur les machines.

Les dispositifs des équipements électriques utilisés seuls ou intégrés à un système doivent porter le marquage CE. Les systèmes ne requièrent pas le marquage CE mais doivent être conformes aux conditions relatives à la protection de base de la directive CEM.

1.8.1.3 Directive ErP

La directive ErP est la directive européenne Ecodesign pour les produits liés à la production d'énergie. La directive dé€nit les exigences en matière de conception écologique pour les produits liés à la production d'énergie, notamment les variateurs de fréquence. La directive vise à augmenter l'eŒcacité énergétique et le niveau de protection de l'environnement, tout en développant la sécurité de l'approvisionnement énergétique. L'impact environnemental des produits liés à la production d'énergie inclut la consommation d'énergie pendant toute la durée de vie du produit.

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Introduction	Manuel de con€guration
		1 1
1.8.2 Conformité UL	dans la zone EAC doivent être achetés auprès de Danfoss

au sein de la zone EAC.

Homologué UL

1.8.5 UkrSEPRO

Illustration 1.2 UL

089

AVIS!

Les unités IP54 ne sont pas certi€ées UL.

Le variateur de fréquence est conforme aux exigences de sauvegarde de la capacité thermique de la norme UL508C. Pour plus d'informations, se reporter au chapitre Protection thermique du moteur du Manuel de con•guration du produit.

Illustration 1.5 UkrSEPRO

Le certi€cat UKrSEPRO garantit la qualité et la sécurité des produits et services, ainsi que la stabilité de fabrication, conformément aux normes réglementaires ukrainiennes. Le certi€cat UkrSepro est un document requis pour le dédouanement de tous les produits entrant et sortant du territoire ukrainien.

1.8.3 Marque de conformité RCM

Illustration 1.3 Marque RCM

La marque RCM indique la conformité avec les normes techniques applicables en matière de compatibilité électromagnétique (CEM). L'étiquette de marquage RCM est obligatoire pour vendre des appareils électriques et électroniques sur les marchés australien et néo-zélandais. Les dispositions réglementaires de la marque RCM concernent uniquement les émissions par conduction et les émissions rayonnées. Pour les variateurs de fréquence, les limites d'émission spéci€ées dans la norme EN/CEI 61800-3 s'appliquent. Une déclaration de conformité peut être fournie à la demande.

1.8.4 EAC

Illustration 1.4 Marque EAC

La marque EAC (EurAsian Conformity, conformité eurasiatique) indique que le produit est conforme à toutes les exigences et réglementations techniques applicables dans le cadre de l'Union douanière eurasiatique, qui se compose des États membres de l'Union économique eurasiatique.

Le logo EAC doit se trouver sur l'étiquette du produit et sur l'étiquette de l'emballage. Tous les produits utilisés

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Sécurité

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2 Sécurité

2 2

2.1 Personnel qualiێ

Un transport, un stockage, une installation, une exploitation et une maintenance corrects et €ables sont nécessaires au fonctionnement en toute sécurité et sans problème du variateur de fréquence. Seul du personnel quali€é est autorisé à installer ou utiliser cet équipement.

Par dé€nition, le personnel quali€é est un personnel formé, autorisé à installer, mettre en service et maintenir l’équipement, les systèmes et les circuits conformément aux lois et aux réglementations en vigueur. En outre, il doit être familiarisé avec les instructions et les mesures de sécurité décrites dans ce manuel.

2.2 Précautions de sécurité

AVERTISSEMENT

HAUTE TENSION

Les variateurs de fréquence contiennent des tensions élevées lorsqu'ils sont reliés à l'alimentation secteur CA, à l'alimentation CC ou à la répartition de la charge. Le non-respect de la réalisation de l'installation, du démarrage et de la maintenance par du personnel quali€é peut entraîner la mort ou des blessures graves.

•L'installation, le démarrage et la maintenance ne doivent être e•ectués que par du personnel quali€é.

•Avant tout entretien ou toute réparation, utiliser un dispositif de mesure de tension approprié pour s'assurer que le variateur de fréquence est complètement déchargé.

AVERTISSEMENT

DÉMARRAGE IMPRÉVU

Lorsque le variateur est connecté au secteur CA, à l'alimentation CC ou est en répartition de la charge, le moteur peut démarrer à tout moment. Un démarrage imprévu pendant la programmation, une opération d'entretien ou de réparation peut entraîner la mort, des blessures graves ou des dégâts matériels. Le moteur peut être démarré par un commutateur externe, un ordre du bus de terrain, un signal de référence d'entrée à partir du LCP ou du LOP, par commande à distance à l'aide du Logiciel de programmation MCT 10 ou suite à la suppression d'une condition de panne.

Pour éviter un démarrage imprévu du moteur :

•Activer la touche [O•/Reset] sur le LCP avant de programmer les paramètres.

•Déconnecter le variateur du secteur.

•Câbler et assembler entièrement le variateur, le moteur et tous les équipements entraînés avant de connecter le variateur au secteur CA, à l'alimentation CC ou en répartition de la charge.

AVERTISSEMENT

TEMPS DE DÉCHARGE

Le variateur de fréquence contient des condensateurs dans le circuit intermédiaire qui peuvent rester chargés même lorsque le variateur de fréquence n’est pas alimenté. Une haute tension peut être présente même lorsque les voyants d’avertissement sont éteints. Le nonrespect du temps d’attente spéci€é après la mise hors tension avant un entretien ou une réparation peut entraîner le décès ou des blessures graves.

•Arrêter le moteur.

•Déconnecter le secteur CA et les alimentations à distance du circuit intermédiaire, y compris les batteries de secours, les alimentations sans interruption et les connexions du circuit intermédiaire aux autres variateurs de fréquence.

•Déconnecter ou verrouiller le moteur PM.

•Attendre que les condensateurs soient complètement déchargés. Le temps d’attente minimum est indiqué dans le Tableau 2.1.

•Avant tout entretien ou toute réparation, utiliser un dispositif de mesure de tension approprié pour s’assurer que les condensateurs sont complètement déchargés.

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Sécurité		Manuel de con€guration
Tension [V]	Plage de puissance [kW	Temps d’attente
	(HP)]	minimum (minutes)
3 x 200	0,25–3,7 (0,33–5)	4			2		2
3 x 200	5,5–11 (7–15)	15
3 x 400	0,37–7,5 (0,5–10)	4
3 x 400	11–90 (15–125)	15
3 x 600	2,2–7,5 (3–10)	4
3 x 600	11–90 (15–125)	15

Tableau 2.1 Temps de décharge

AVERTISSEMENT

RISQUE DE COURANT DE FUITE

Les courants de fuite à la terre dépassent 3,5 mA. Le fait de ne pas mettre le variateur de fréquence à la terre peut entraîner le décès ou des blessures graves.

•L'équipement doit être correctement mis à la terre par un installateur électrique certi€é.

AVERTISSEMENT

DANGERS LIÉS À L’ÉQUIPEMENT

Tout contact avec les arbres tournants et les matériels électriques peut entraîner des blessures graves voire mortelles.

•L’installation, le démarrage et la maintenance doivent être e•ectués par du personnel quali€é uniquement.

•Veiller à ce que tous les travaux électriques soient conformes aux réglementations électriques locales et nationales.

•Suivre les procédures décrites dans ce manuel.

ATTENTION

DANGER DE PANNE INTERNE

Une panne interne dans le variateur de fréquence peut entraîner des blessures graves si le variateur de fréquence n’est pas correctement fermé.

•Avant d’appliquer de la puissance, s’assurer que tous les caches de sécurité sont en place et fermement €xés.

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Vue d'ensemble des produits

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3 Vue d'ensemble des produits

3.1 Avantages

3 3 3.1.1 Pourquoi utiliser un variateur de fréquence pour contrôler les ventilateurs et les pompes ?

Un variateur de fréquence utilise le fait que les ventilateurs et les pompes centrifuges suivent les lois de la proportionnalité. Pour plus d'informations, se reporter au

chapitre 3.1.3 Exemple d'économies d'énergie.

3.1.2Un avantage évident : des économies d'énergie

Le principal avantage de l'utilisation d'un variateur de fréquence pour réguler la vitesse des ventilateurs et des pompes repose sur les économies d'électricité obtenues. Comparé à des technologies et des systèmes de contrôle alternatifs, un variateur de fréquence oŽre le moyen de contrôle d'énergie optimal pour la régulation des ventilateurs et des pompes.

Illustration 3.1 Courbes de ventilateur (A, B et C) pour des volumes de ventilation réduits

	120																						<![if ! IE]> <![endif]>130BA781.11
													A
	100
																	SYSTEM CURVE
	80
<![if ! IE]> <![endif]>%											B								FAN CURVE
<![if ! IE]> <![endif]>PRESSURE	60
	40
									C
	20
	0
																	140		160
			20		40		60		80		100			120							180
									Volume %
	120
<![if ! IE]> <![endif]>%	100
	80
<![if ! IE]> <![endif]>POWER	60
<![if ! IE]> <![endif]>INPUT	40
	20			ENERGY
				CONSUMED
	0
			20		40		60		80		100			120			140		160		180
									Volume %

Illustration 3.2 Économies d'énergie réalisées grâce au variateur de fréquence

Lors de l'utilisation d'un variateur de fréquence pour diminuer la capacité du ventilateur à 60 %, des économies d'énergie de plus de 50 % peuvent être obtenues dans des applications typiques.

3.1.3 Exemple d'économies d'énergie

Comme indiqué sur l'Illustration 3.3, le débit est régulé en modi€ant le nombre de tr/min. En diminuant la vitesse de 20 % seulement par rapport à la vitesse nominale, le débit est également réduit de 20 %, car il est directement proportionnel aux tr/min. La consommation d'électricité est, quant à elle, réduite de 50 %.

Si le système en question doit fournir un débit correspondant à 100 % seulement quelques jours par an, tandis que la moyenne est inférieure à 80 % du débit nominal le reste de l'année, la quantité d'énergie économisée peut être supérieure à 50 %.

L'Illustration 3.3 décrit le rapport entre débit, pression et puissance consommée en tr/min.

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Illustration 3.3 Lois de proportionnalité

Débit :	Q	=		n
	Q1			n1
	2 H			2	n	2
Pression	:	H1		=	n1
		P			n
		2			2

Puissance		:	P1	n1	3
			2 =	2
Q = débit						P = puissance
Q1	= débit nominal					P1 = puissance nominale
Q2	= débit réduit					P2	= puissance réduite
H = pression						n = commande de vitesse
H1	= pression nominale					n1	= vitesse nominale
H2	= pression réduite					n2	= vitesse réduite

Tableau 3.1 Les lois de la proportionnalité

3.1.4Comparaison des économies d'énergie

La solution de variateur de fréquence Danfoss oŽre des économies plus élevées par rapport aux solutions d'économie d'énergie traditionnelles telles que le registre de décharge et les aubes directrices d'entrée (IGV). Cela vient du fait que le variateur de fréquence est capable de contrôler la vitesse d'un ventilateur en fonction de la charge thermique du système et que le variateur de fréquence dispose d'un équipement intégré qui lui permet de fonctionner comme un système de gestion d'immeubles (BMS).

L'Illustration 3.3 montre les économies d'énergie typiques que l'on obtient avec 3 solutions bien connues lorsque le volume du ventilateur est réduit à 60 %.

Comme l'indique le graphique, des économies de plus de 50 % sont réalisées dans des applications typiques.

<![if ! IE]>

<![endif]>130BA782.10

Discharge	3	3
damper
	Less energy savings

Maximum energy savings

IGV

Costlier installation

Illustration 3.4 Trois systèmes habituels d'économies d'énergie

Illustration 3.5 Économies d'énergie

Les registres de décharge réduisent la puissance consommée. Les aubes directrices d'entrée oŽrent une réduction de 40 %, mais l'installation est onéreuse. La solution oŽerte par le variateur de fréquence Danfoss réduit la consommation d'énergie de plus de 50 % et est facile à installer. Elle réduit également le bruit, la contrainte mécanique et l'usure, et prolonge la durée de vie de l'application dans son ensemble.

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3.1.5Exemple avec un débit variable sur une année

Cet exemple est calculé d'après les caractéristiques d'une pompe tirées de sa €che technique.

3 3 Le résultat obtenu révèle des économies d’énergie de plus de 50 % selon la répartition du débit donnée sur l’année. La période de récupération dépend du prix du kWh et du prix du variateur de fréquence. Dans le cas présent, cela revient à moins d'une année si l'on compare avec les systèmes à vannes et vitesse constante.

Économies d'énergie

Parbre = Psortie arbre

[h] t								<![if ! IE]> <![endif]>175HA210.11
2000
1500

1000

500

						Q
100	200	300	400
					[m3 /h]

Illustration 3.6 Répartition du débit sur 1 année

Illustration 3.7 Énergie

m³/					Contrôle par
	Répartition		Régulation par vanne		variateur de
h					fréquence
	%	Heur	Puissanc	Consomma	Puissan	Consomma
		es	e	tion	ce	tion
			A1-B1	kWh	A1-C1	kWh
350	5	438	42,5	18,615	42,5	18,615
300	15	1314	38,5	50,589	29,0	38,106
250	20	1752	35,0	61,320	18,5	32,412
200	20	1752	31,5	55,188	11,5	20,148
150	20	1752	28,0	49,056	6,5	11,388
100	20	1752	23,0	40,296	3,5	6,132
Σ	100	8760	–	275,064	–	26,801

Tableau 3.2 Résultat

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3.1.6 Meilleur contrôle

On obtient un meilleur contrôle en utilisant un variateur de fréquence pour réguler le débit ou la pression d'un système.

Un variateur de fréquence peut faire varier la vitesse du ventilateur ou de la pompe pour obtenir un contrôle variable du débit et de la pression.

De plus, il peut adapter rapidement la vitesse du ventilateur ou de la pompe aux nouvelles conditions de débit ou de pression du système.

Contrôle simple du procédé (débit, niveau ou pression) en utilisant le régulateur PI intégré.

3.1.7Démarreur étoile/triangle ou démarreur progressif non requis

Lors du démarrage de gros moteurs, il est nécessaire, dans beaucoup de pays, d'utiliser un équipement qui limite le courant de démarrage. Dans les systèmes plus traditionnels, on utilise couramment un démarreur étoile/ triangle ou un démarreur progressif. De tels démarreurs de moteur ne sont pas nécessaires lorsqu'on utilise un variateur de fréquence.

Comme indiqué sur l'Illustration 3.8, un variateur de fréquence ne consomme pas plus que le courant nominal.

3.1.8Des économies grâce à l'utilisation d'un variateur de fréquence

L'exemple fourni au chapitre 3.1.9 Sans variateur de fréquence révèle qu'un variateur de fréquence peut

remplacer un autre équipement. Il est possible de calculer 3 3 le coût d'installation des deux systèmes diŽérents. Dans

l'exemple, le coût d'installation est à peu près identique pour les deux systèmes.

Utilisez le logiciel VLT® Energy Box qui est présenté au chapitre 1.5 Ressources supplémentaires pour calculer les coûts que vous pouvez économiser en utilisant un variateur de fréquence.

1VLT® HVAC Basic Drive FC 101

2Démarreur étoile/triangle

3Démarreur progressif

4Démarrage direct sur secteur

Illustration 3.8 Courant de démarrage

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3.1.9 Sans variateur de fréquence

Section de refroidissement

Section de chau age

Pale de guidage d’entré

3 3

Débit	Débit		Retour Control	Débit		Commande
	Distributeur		Position	Distributeur			Raccordement
	à 3 orifices			à 3 orifices
						Position du	mécanique et
			du dis-	Bipasse
	Bipasse					distributeur	distributeurs
			tributeur
	M	Pompe		M	Pompe
							Moteur ou
	x6			x6
							actionneur IGV
	Démarreur			Démarreur
							Commande
Fusibles					Fusibles

Alimentation	Alimentation
B.T.	B.T.
P.F.C.	P.F.C.
Secteur	Secteur

Section de ventilation
Ventilateur
M	Introduction d’air
	Sorties
	V.A.V.
	Capteurs
	PT

x6		Conduit
		Commande		B.M.S.
		digitale
Démarreur				principal
		directe locale

Signal de
commande
pression 0/10 V
	Signal de
Amélioration	commande
	temperature
du facteur de	0/10 V
puissance
Secteur

<![if ! IE]>

<![endif]>175HA205.12

D.D.C.	Commande numérique directe
E.M.S.	Système de gestion de l'énergie
V.A.V.	Volume d'air variable
Capteur P	Pression
Capteur T	Température

Illustration 3.9 Système de ventilateur traditionnel

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3.1.10 Avec un variateur de fréquence

3 3

D.D.C.	Commande numérique directe
E.M.S.	Système de gestion de l'énergie
V.A.V.	Volume d'air variable
Capteur P	Pression
Capteur T	Température

Illustration 3.10 Système de ventilation commandé par des variateurs de fréquence

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3.1.11 Exemples d'applications

Des exemples typiques d'applications HVAC sont présentés dans les sections suivantes.

3 3 3.1.12 Volume d'air variable

Les systèmes VAV ou à volume d'air variable contrôlent à la fois la ventilation et la température a€n de répondre aux besoins d'un bâtiment. Les systèmes VAV centraux sont considérés comme la méthode la plus eŒcace d'un point de vue énergétique pour assurer la climatisation des bâtiments. En concevant des systèmes centraux plutôt que répartis, on obtient une meilleure eŒcacité.

L'eŒcacité provient de l'utilisation de ventilateurs et de refroidisseurs plus grands et donc plus eŒcaces que les petits moteurs et les refroidisseurs par air répartis. Les économies découlent également des besoins d'entretien réduits.

3.1.13 La solution apportée par le VLT®

Tandis que registres et IGV permettent de maintenir une pression constante dans le réseau de conduites, une solution comportant un variateur de fréquence réduit considérablement la consommation d'énergie et la complexité de l'installation. Au lieu de créer une baisse de pression arti€cielle ou d'entraîner une diminution de l'eŒcacité du ventilateur, le variateur de fréquence diminue la vitesse du ventilateur pour fournir le débit et la pression nécessaires au système.

Les dispositifs centrifuges comme les ventilateurs suivent les lois de la force centrifuge. Cela signi€e que lorsque la vitesse des ventilateurs diminue, la pression et le débit qu'ils produisent décroissent aussi. La puissance consommée est par conséquent considérablement réduite. L'utilisation du régulateur PI du VLT® HVAC Basic Drive FC 101 peut éviter le recours à des régulateurs supplémentaires.

			Pressure
Cooling coil	Heating coil	Frequency	signal
	Filter	converter			VAV boxes
			Supply fan
D1			3		T
					Pressure
				Flow	transmitter
D2
		Frequency
		converter	Return fan
				Flow
			3
D3

Illustration 3.11 Volume d'air variable

<![if ! IE]>

<![endif]>130BB455.10

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3.1.14 Volume d'air constant

Les systèmes CAV ou à volume d'air constant sont des systèmes de ventilation centraux servant généralement à fournir une quantité minimale d'air frais tempéré à de grandes zones communes. Ils ont précédé les systèmes VAV et sont donc présents dans les anciens bâtiments commerciaux multizones. Ces systèmes préchauŽent des quantités d'air frais grâce à des groupes de traitement d'air (AHU) dotés d'une bobine de chauŽage. De même, ils sont souvent présents dans les bâtiments climatisés et disposent d'une bobine de refroidissement. Des ventiloconvecteurs sont souvent utilisés pour participer aux besoins de chauŽage et de refroidissement des zones individuelles.

3.1.15 La solution apportée par le VLT

Avec un variateur de fréquence, des économies d'énergie signi€catives peuvent être obtenues tout en maintenant un contrôle approprié du bâtiment. Les capteurs de température ou de CO2 peuvent être utilisés comme signaux de retour vers les variateurs de fréquence. Lorsqu'il est nécessaire de contrôler la température, la qualité de l'air ou les deux, un système CAV peut être contrôlé pour fonctionner sur la base des conditions réelles du bâtiment. Lorsque le nombre de personnes dans les zones contrôlées baisse, les besoins en air frais diminuent. Le capteur de CO2 détecte les niveaux les plus bas et réduit la vitesse des ventilateurs d'alimentation. Le ventilateur de retour vise à maintenir un point de consigne de pression statique ou

une diŽérence €xe entre les circulations d'air d'alimentation et de retour.

En cas de contrôle de la température, utilisé spécialement dans les systèmes d'air conditionné, alors que la

température extérieure varie tout comme le nombre de 3 3 personnes dans les zones contrôlées, diŽérents besoins de refroidissement existent. Lorsque la température est

inférieure au point de consigne, le ventilateur d'alimentation peut réduire sa vitesse. Le ventilateur de retour vise à maintenir un point de consigne de pression statique. En diminuant la circulation d'air, l'énergie utilisée pour chauŽer ou refroidir l'air frais est également réduite, d'où de plus grandes économies.

De par ses caractéristiques, le variateur de fréquence Danfoss HVAC peut être utilisé pour améliorer les performances de votre système CAV. L'un des problèmes associés au contrôle d'un système de ventilation est la mauvaise qualité de l'air. La fréquence minimale programmable peut être réglée pour maintenir une quantité minimale d'air fourni indépendamment du signal de retour ou de référence. Le variateur de fréquence comporte également un régulateur PI permettant de contrôler à la fois la température et la qualité de l'air. Même si les besoins en matière de température sont satisfaits, le variateur de fréquence maintient un niveau d'air fourni suŒsant pour convenir au capteur de qualité de l'air. Le contrôleur peut surveiller et comparer deux signaux de retour pour contrôler le ventilateur de retour en maintenant une diŽérence de circulation d'air €xe entre les conduites d'alimentation et de retour.

Cooling coil	Heating coil		Temperature	<![if ! IE]> <![endif]>130BB451.10
		Frequency	signal
		converter
		Filter
			Supply fan
D1
				Temperature
				transmitter
D2			Pressure
			signal
		Frequency
		converter	Return fan
D3				Pressure
				transmitter

Illustration 3.12 Volume d'air constant

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3.1.16Ventilateur de tour de refroidissement

Les ventilateurs de tour de refroidissement sont utilisés pour refroidir l'eau du condenseur dans les systèmes de

3 3 refroidissement par eau. Les refroidisseurs par eau constituent le moyen le plus eŒcace pour générer de l'eau froide. Ils sont 20 % plus eŒcaces que les refroidisseurs par air. Selon le climat, les tours de refroidissement sont souvent plus eŒcaces d'un point de vue énergétique pour refroidir l'eau du condenseur des refroidisseurs.

Les ventilateurs refroidissent l'eau du condenseur par évaporation.

L'eau du condenseur est pulvérisée dans la tour de refroidissement sur le garnissage des tours pour augmenter sa surface active. Le ventilateur de la tour sou”e de l'air sur le garnissage et de l'eau pulvérisée pour faciliter l'évaporation. L'évaporation libère l'énergie de l'eau, faisant ainsi chuter sa température. L'eau froide est collectée dans le bassin des tours de refroidissement où elle est pompée à nouveau vers le condenseur des refroidisseurs et le cycle est répété.

3.1.17 La solution apportée par le VLT®

Grâce à un variateur de fréquence, la vitesse des ventilateurs des tours de refroidissement peut être régulée pour maintenir la température de l'eau du condenseur. Les

variateurs de fréquence peuvent également être utilisés pour allumer ou éteindre le ventilateur selon les besoins.

De par ses caractéristiques, le variateur de fréquence Danfoss HVAC peut être utilisé pour améliorer les performances des applications de ventilateurs de tour de refroidissement. Lorsque la vitesse des ventilateurs de tour de refroidissement descend en dessous d'un certain seuil, l'eŽet du ventilateur sur le refroidissement de l'eau devient faible. De même, lors de l'utilisation d'une boîte de vitesse pour contrôler la fréquence du ventilateur de tour, une vitesse minimale de 40-50 % est nécessaire.

Le réglage de la fréquence minimale programmable par le client est disponible pour maintenir cette fréquence minimale même lorsque les références de retour ou de vitesse exigent des vitesses inférieures.

Il est également possible de programmer le variateur de fréquence pour passer en mode veille et arrêter le ventilateur jusqu'à ce qu'une vitesse supérieure soit nécessaire. De plus, certains ventilateurs de tour de refroidissement ont des fréquences indésirables pouvant causer des vibrations. Ces fréquences sont facilement évitables en programmant les plages de fréquences de bipasse sur le variateur de fréquence.

<![if ! IE]>

<![endif]>130BB453.10

Frequency converter

Water Inlet

		Temperature
		Sensor
BASIN	Water Outlet	Conderser
		Water pump
		<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER

Supply

Illustration 3.13 Ventilateur de tour de refroidissement

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3.1.18 Pompes de condenseur

	Les pompes de retour d'eau du condenseur sont d'abord utilisées pour faire circuler l'eau dans la section du condenseur des
	refroidisseurs par eau et dans la tour de refroidissement associée. L'eau du condenseur absorbe la chaleur de la section du
	condenseur du refroidisseur et la relâche dans l'atmosphère de la tour de refroidissement. Ces systèmes constituent le	3	3
	moyen le plus eŒcace de créer de l'eau froide. Ils sont 20 % plus eŒcaces que les refroidisseurs par air.

3.1.19 La solution apportée par le VLT

En ajoutant des variateurs de fréquence aux pompes de retour d'eau du condenseur, il n'est pas nécessaire d'équilibrer les pompes avec une soupape d'étranglement ou de rogner la roue de la pompe.

L'utilisation d'un variateur de fréquence au lieu d'une soupape d'étranglement économise l'énergie qui aurait été absorbée par la soupape. Cela peut entraîner des économies de 15-20 % ou plus. Le rognage de la roue de la pompe est irréversible, donc si les conditions changent et si un débit supérieur est nécessaire, la roue doit être remplacée.

	Frequency	<![if ! IE]> <![endif]>130BB452.10
	converter
	Water
	Inlet
	Flow or pressure sensor
	BASIN
	Water	<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER
	Outlet
		Throttling
	Condenser	valve
	Water pump
		Supply

Illustration 3.14 Pompes de condenseur

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3.1.20 Pompes primaires

Les pompes primaires dans un système de pompage primaire/secondaire peuvent être utilisées pour maintenir un débit constant dans les dispositifs qui présentent des

3 3 diŒcultés d'exploitation ou de contrôle lorsqu'ils sont exposés à un débit variable. La technique de pompage primaire/secondaire découple la boucle de production primaire de la boucle de distribution secondaire. Cela permet à des dispositifs tels que les refroidisseurs d'obtenir un débit constant et de fonctionner correctement tout en autorisant une variation du débit dans le reste du système.

Lorsque le débit de l'évaporateur diminue dans un refroidisseur, l'eau refroidie commence à devenir trop froide. Dans ce cas, le refroidisseur tente de diminuer sa capacité de refroidissement. Si le débit tombe trop bas ou trop rapidement, le refroidisseur ne peut pas délester suŒsamment sa charge et la sécurité arrête le refroidisseur qui nécessite alors un reset manuel. Cette situation est fréquente dans les grandes installations, notamment lorsque deux refroidisseurs ou plus sont installés en parallèle lorsqu'aucun pompage primaire/secondaire n'est utilisé.

3.1.21 La solution apportée par le VLT®

Selon la taille du système et de la boucle primaire, la consommation d'énergie de la boucle primaire peut devenir importante.

Un variateur de fréquence peut être ajouté au système primaire pour remplacer la soupape d'étranglement et/ou le rognage des roues, favorisant une baisse des dépenses d'exploitation. Voici deux méthodes de contrôle :

Débitmètre

Comme le débit souhaité est connu et constant, un débitmètre installé à la sortie de chaque refroidisseur peut être utilisé pour contrôler directement la pompe. En utilisant le régulateur PI intégré, le variateur de fréquence maintient en permanence le débit approprié, en compensant même la résistance changeante dans la boucle de canalisation primaire alors que les refroidisseurs et leurs pompes démarrent et s'arrêtent.

Détermination de vitesse locale

L'opérateur diminue simplement la fréquence de sortie jusqu'à obtention de la con€guration du débit souhaitée. L'utilisation d'un variateur de fréquence pour diminuer la vitesse des pompes est très similaire au rognage de la roue des pompes, sauf qu'elle ne nécessite aucun travail et que l'eŒcacité des pompes reste élevée. L'entrepreneur en équilibrage diminue simplement la vitesse de la pompe jusqu'à ce que le débit approprié soit obtenu et €xe la vitesse dé€nie. La pompe fonctionne à cette vitesse à chaque démarrage du refroidisseur. Comme la boucle primaire ne dispose pas de vannes de régulation ou d'autres dispositifs qui peuvent provoquer un changement de la courbe du système et comme l'écart dû au démarrage et à l'arrêt des pompes et des refroidisseurs est habituellement petit, la vitesse €xée reste appropriée. Si le débit doit être augmenté ultérieurement au cours de la vie du système, la vitesse des pompes peut être augmentée simplement grâce au variateur de fréquence, donc sans recourir à une nouvelle roue de pompe.

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Manuel de con€guration

Flowmeter	Flowmeter
F	F

<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER

<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER

Frequency Frequency converter converter

Illustration 3.15 Pompes primaires

<![if ! IE]>

<![endif]>130BB456.10

3 3

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3.1.22 Pompes secondaires

Les pompes secondaires dans un système de pompage primaire/secondaire d'eau froide sont utilisées pour répartir l'eau froide vers les charges depuis la boucle de

3 3 production primaire. Le système de pompage primaire/ secondaire est utilisé pour découpler de manière hydronique une boucle de canalisation d'une autre. Dans ce cas, la pompe primaire sert à maintenir un débit constant dans les refroidisseurs et les pompes secondaires permettent de varier le débit, d'augmenter le contrôle et d'économiser de l'énergie.

Si le concept de con€guration primaire/secondaire n'est pas utilisé dans la con€guration d'un système à volume variable lorsque le débit tombe trop bas ou trop vite, le refroidisseur ne peut pas délester sa charge correctement. La sécurité de température basse de l'évaporateur du refroidisseur arrête alors le refroidisseur qui nécessite un reset manuel. Cette situation est fréquente sur les grandes installations notamment lorsqu'au moins deux refroidisseurs sont installés en parallèle.

3.1.23 La solution apportée par le VLT®

Le système primaire/secondaire avec vannes bidirectionnelles favorise les économies d'énergie et limite les problèmes de contrôle du système. Cependant, l'ajout de

variateurs de fréquence oŽre de véritables économies d'énergie et un réel potentiel de contrôle.

Avec un capteur correctement placé, l'ajout de variateurs de fréquence permet de faire varier la vitesse des pompes pour suivre la courbe du système plutôt que la courbe de la pompe.

Cela élimine le gaspillage d'énergie et la plupart des problèmes de surpressurisation auxquels les vannes bidirectionnelles sont parfois soumises.

Lorsque les charges surveillées sont atteintes, les vannes bidirectionnelles se ferment. Cela augmente la pression diŽérentielle mesurée pour la charge et la vanne bidirectionnelle. Lorsque cette pression diŽérentielle commence à augmenter, la pompe est ralentie pour maintenir la hauteur de contrôle également appelée valeur de consigne. Cette valeur de consigne est calculée en ajoutant la baisse de pression de la charge à celle de la vanne bidirectionnelle dans les conditions de la con€guration.

AVIS!

Lorsque plusieurs pompes sont installées en parallèle, elles doivent fonctionner à la même vitesse pour maximiser les économies d'énergie, soit avec des variateurs de fréquence individuels dédiés soit avec un seul variateur de fréquence entraînant plusieurs pompes en parallèle.

				P	<![if ! IE]> <![endif]>130BB454.10
			Frequency
			converter
			3
<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER	<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER	Frequency	3
		converter

Illustration 3.16 Pompes secondaires

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3.2 Structures de contrôle

Sélectionner [0] Boucle ouverte ou [1] Boucle fermée dans le paramétre 1-00 Mode Con•g..

3.2.1 Structure de contrôle en boucle ouverte

Reference handling Remote reference

Auto mode

Hand mode

Local reference scaled to Hz

LCP Hand on, o and auto on keys

P 4-14 Motor speed

high limit [Hz]

Remote

Reference

Local

P 4-12 Motor speed low limit [Hz]

P 3-4* Ramp 1

P 3-5* Ramp 2

Ramp

100%	<![if ! IE]> <![endif]>130BB892.10
0%	To motor
	control

100%
-100%				P 4-10
				Motor speed
				direction

Illustration 3.17 Structure en boucle ouverte

Dans la con€guration représentée sur l'Illustration 3.17, le paramétre 1-00 Mode Con•g. est réglé sur [0] Boucle ouverte. La référence résultante du système de gestion des références ou la référence locale est reçue et soumise à la limite de rampe et de vitesse avant d'être transmise au contrôle du moteur. La sortie du contrôle du moteur est alors limitée par la limite de fréquence maximale.

3.2.2 Commande moteur PM/EC+

Le concept EC+ de Danfoss oŽre la possibilité d'utiliser des moteurs PM (moteurs à magnétisation permanente) à haute eŒcacité dans des tailles de boîtiers standard CEI commandés par des variateurs de fréquence Danfoss.

La procédure de mise en service est comparable à celle qui existe pour les moteurs asynchrones (à induction), utilisant la stratégie de commande PM VVC+ de Danfoss.

Avantages clients :

•Choix libre de la technologie du moteur (à aimant permanent ou à induction).

•Installation et fonctionnement identiques à ceux des moteurs à induction.

•Choix des composants du système (p. ex. : moteurs) indépendant du fabricant.

•EŒcacité supérieure du système en choisissant de meilleurs composants.

•Mise à niveau possible des installations existantes.

•Gamme de puissance : 45 kW (60 HP) (200 V), 0,37-90 kW (0,5-121 HP) (400 V), 90 kW (121 HP)

(600 V) pour moteurs à induction et 0,37-22 kW (0,5-30 HP) (400 V) pour moteurs PM.

Limites de courant pour les moteurs PM :

•Pour l'instant, prise en charge de 22 kW (30 HP) max.

•Les €ltres LC ne sont pas pris en charge en combinaison avec les moteurs PM.

•L'algorithme de sauvegarde cinétique n'est pas pris en charge en combinaison avec les moteurs PM.

•Prise en charge uniquement de l'AMA complète de la résistance du stator Rs dans le système.

•Pas de détection de calage (prise en charge à partir de la version logicielle 2.80).

3.2.3Contrôle local (Hand On) et distant (Auto On)

Le variateur de fréquence peut être actionné manuellement via le panneau de commande local (LCP) ou à distance via les entrées analogiques et digitales et le bus série. Si l'autorisation est donnée au paramétre 0-40 Touche [Hand on] sur LCP, au paramétre 0-44 Touche [Oƒ/Reset] sur LCP et au paramétre 0-42 Touche [Auto on] sur LCP, il est possible de démarrer et d'arrêter le variateur de fréquence via le LCP à l'aide des touches [Hand On] et [OŽ/Reset]. Les alarmes peuvent être réinitialisées via la touche [OŽ/Reset].

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				Hand	O	Auto	<![if ! IE]> <![endif]>130BB893.10
				On	Reset	On
			Illustration 3.18 Touches du LCP
3		3

La référence locale force le mode de con€guration sur boucle ouverte, quel que soit le réglage du paramétre 1-00 Mode Con•g..

La référence locale est restaurée à la mise hors tension.

3.2.4 Structure de contrôle en boucle fermée

Le contrôleur interne permet au variateur de fréquence de faire partie du système contrôlé. Le variateur de fréquence reçoit un signal de retour d'un capteur du système. Il

compare ensuite ce signal de retour à une valeur de référence du point de consigne et détermine l'erreur éventuelle entre ces deux signaux. Il ajuste alors la vitesse du moteur pour corriger cette erreur.

Prenons par exemple une application de pompage où la vitesse de la pompe doit être régulée pour garantir une pression statique constante dans une conduite. La valeur de la pression statique est fournie au variateur de fréquence comme référence du point de consigne. Un capteur mesure la pression statique réelle dans la conduite et communique cette donnée au variateur de fréquence par un signal de retour. Si le signal de retour est supérieur à la référence du point de consigne, le variateur de fréquence ralentit la pompe pour réduire la pression. De la même façon, si la pression de la conduite est inférieure à la référence du point de consigne, le variateur de fréquence accélère automatiquement la pompe pour augmenter la pression fournie par la pompe.

Reference	+	S
	_	PI

*[-1]

Feedback

7-30 PI Normal/Inverse

Control

Illustration 3.19 Structure de contrôle en boucle fermée

Alors que les valeurs par défaut du contrôleur en boucle fermée du variateur de fréquence oŽrent souvent des performances satisfaisantes, le contrôle du système peut souvent être optimisé en ajustant certains paramètres.

3.2.5 Conversion du signal de retour

Dans certaines applications, la conversion du signal de retour peut être utile. Par exemple, on peut utiliser un signal de pression pour fournir un retour de débit. Puisque la racine carrée de la pression est proportionnelle au débit, la racine carrée du signal de pression donne une valeur proportionnelle au débit. Voir l'Illustration 3.20.

100%	<![if ! IE]> <![endif]>130BB894.11
0%

Scale to		To motor
speed		control

100%
-100%	P 4-10
	Motor speed
	direction

Ref.					<![if ! IE]> <![endif]>130BB895.10
signal
	Ref.+			PI
	P 20-01	-
Desired
	FB conversion
ow			FB		P
				Flow	Flow
	FB				P
	signal
			P

Illustration 3.20 Conversion du signal de retour

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