Puissance frigorifique et efficacité de l'installation
Régulation de puissance mécanique
Un tiroir de régulation ou un piston de commande, par exemple, permettent d’adapter mécaniquement la puissance frigorifique d’un compresseur à vis à la demande de froid de l’installation. Dans les centrales frigorifiques, il est (en plus) également possible d’activer et de désactiver des compresseurs individuels. Le compresseur fonctionne à une vitesse de rotation constante ; la vitesse de rotation du moteur est en corrélation directe avec la fréquence de réseau. Pour les moteurs asynchrones triphasés à 2 pôles, les vitesses nominales suivantes en résultent :
- 2900 min-1 à 50 Hz ou
- 3500 min-1 à 60 Hz.
Régulation de puissance avec convertisseur de fréquences
Le moment de force moyen au niveau de l’arbre du compresseur dépend surtout des conditions de fonctionnement et du fluide frigorigène et reste donc presque constante sur une large plage de vitesses/de fréquences. C’est pourquoi la puissance frigorifique et la puissance absorbée varient presque proportionnellement à la vitesse de rotation (voir figure ci-dessous) ; la puissance frigorifique peut être réglée en continu à l’aide de la vitesse. Les vitesses autorisées pour les compresseurs Bitzer sont mentionnées ci-après (Champs d’application).
Risque d’endommagement du compresseur et de défaillance du moteur !
Ne pas combiner le fonctionnement avec convertisseur de fréquences avec une régulation de puissance mécanique du compresseur ! Étant donné que le flux massique de fluide frigorigène serait fortement réduit, un refroidissement suffisant du moteur ne pourrait plus être garanti, surtout à faibles vitesses. Des exceptions sont possibles pour les compresseurs à vis, le cas échéant en concertation avec Bitzer.
La puissance électrique absorbée est légèrement plus élevée en cas de fonctionnement à pleine charge qu’en cas de fonctionnement du compresseur sur secteur. Cela est dû à des pertes dans le convertisseur de fréquences causées par les pertes de certains composants électroniques pour la conversion de puissance et le refroidissement du convertisseur de fréquences. Une autre cause du réchauffement du moteur et du rendement réduit du moteur sont les ondes harmoniques : plus la qualité ou la configuration du convertisseur de fréquences est bonne, plus la distorsion harmonique totale dans le signal de sortie est faible.
Le fonctionnement et le démarrage du compresseur sont influencés par différentes variables pendant le fonctionnement du convertisseur :
- la courbe de tension limite et règle l’alimentation électrique du moteur,
- la fréquence de commutation du convertisseur électronique dans le convertisseur de fréquences règle la puissance et la fiabilité du moteur,
- la séquence de démarrage et l’amplification de la tension règlent le démarrage du compresseur.
En général, les pertes causées par le convertisseur de fréquences sont compensées par les gains d’efficacité de l’installation en utilisant un cycle plus efficace par l’adaptation de la puissance du compresseur aux exigences de l’installation. L’utilisation d’un convertisseur augmente donc normalement l’efficacité totale de l’installation dans des conditions « réelles ».
Pour garantir que le moteur fonctionne toujours à son point de fonctionnement nominal à vitesse variable, il faut choisir un mode de régulation avec un rapport tension/fréquence (U/f) constant sur le convertisseur de fréquences.