Automatisme

Programmation d'un variateur de vitesse (VSD)

Par Administrateur • le 20/12/2025
Couverture

A quoi sert et comment programmer un variateur de vitesse ?

Le variateur de vitesse (VSD ou VFD) est devenu incontournable dans l'industrie. Que ce soit pour faire des économies d'énergie sur une pompe ou pour piloter un convoyeur avec précision, savoir le programmer est une compétence essentielle pour tout technicien de maintenance.

Voici la méthode pas à pas, de la lecture de la plaque signalétique jusqu'à l'utilisation des logiciels PC.

1. À quoi sert vraiment un variateur de vitesse ?

Avant de toucher aux boutons, rappelons la base. Un variateur de vitesse (Variable Frequency Drive) sert à contrôler la vitesse de rotation et le couple d'un moteur électrique asynchrone triphasé.

Sans variateur, un moteur démarre "brutalement" à 100% de sa vitesse dès qu'on enclenche le contacteur. Avec un variateur, vous pouvez :

2. Comment ça fonctionne ?

On pense souvent que le variateur est juste un "robinet" à électricité, mais c'est une usine de conversion complexe. Pour faire varier la vitesse, il ne se contente pas de baisser la tension, il doit changer la fréquence (Hz).

Le processus se déroule en 3 étapes (AC -> DC -> AC) :

  1. Le Redresseur (L'entrée) : Le variateur prend le courant alternatif du réseau (ex: 400V 50Hz). Il le fait passer dans un pont de diodes pour le redresser. On transforme l'alternatif en continu.

  2. Le Bus Continu (Le réservoir) : Ce courant continu est lissé par de gros condensateurs. On obtient une tension continue très élevée (environ 560V DC pour un réseau 400V). C'est le "Bus DC".

  3. L'Onduleur (La sortie) : C'est ici que la magie opère. Des transistors de puissance ultra-rapides (IGBT) vont "hacher" ce courant continu. Ils s'ouvrent et se ferment des milliers de fois par seconde (Fréquence de découpage).

La fausse sinusoïde (PWM)

En sortie, le variateur ne sort pas une belle vague douce comme celle d'EDF. Il sort des créneaux carrés de largeurs variables. C'est ce qu'on appelle la MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) ou PWM. Grâce à l'inductance des bobines, le moteur "lisse" ces carrés et croit recevoir une sinusoïde.

⚠️ DANGER : Ne mesurez pas n'importe comment !

C'est l'erreur classique : vouloir vérifier la tension en sortie du variateur avec son multimètre standard. Ne faites jamais ça. Comme le signal est "haché" et non sinusoïdal :

3. Comment choisir le bon variateur ? (Puissance et Tension)

Avant même de câbler, il faut s'assurer que le couple "Moteur + Variateur" est compatible. Voici les règles d'or pour ne pas se tromper :

A. La Puissance : Ni trop petit, ni trop gros !

La règle de base est de prendre une puissance égale ou légèrement supérieure au moteur (ex: Variateur 3kW pour Moteur 2.2kW).

⚠️ Attention au sur-dimensionnement : Ne mettez jamais un variateur géant sur un tout petit moteur (ex: Variateur 11kW sur moteur 0.37kW).

B. La Tension d'alimentation (Le piège du Mono/Tri)

C'est là que 90% des erreurs se produisent. Un variateur ne peut pas "inventer" de la tension supérieure à celle qu'il reçoit.

  1. L'alimentation 400V Triphasé : C'est le standard pour les puissances > 4kW. Vous entrez en 400V, vous sortez en 400V. Le moteur doit être couplé en ÉTOILE.

  2. L'alimentation 230V Monophasé (Prise classique) : Aujourd'hui, la plupart des variateurs industriels jusqu'à 2.2kW ou 4kW (Schneider ATV320, Omron MX2...) acceptent le 230V Mono en entrée. Mais attention : Ils ressortent du 230V Triphasé (et pas du 400V !). Vous devez impérativement changer le couplage du moteur et mettre les barrettes en TRIANGLE. Si vous restez en Étoile, le moteur n'aura que la moitié de sa force.

4. L'étape cruciale : La plaque signalétique

C'est l'étape où tout se joue. En sortie d'usine, un variateur est pré-réglé pour un moteur standard (4 pôles, 50Hz) de sa propre puissance.

Le paramètre de SÉCURITÉ (Obligatoire) : L'Intensité (Ith)

S'il n'y a qu'un seul paramètre à toucher, c'est celui-ci. Vous devez régler le Courant Nominal du Moteur (ex: 5.2 A).

Les paramètres de PERFORMANCE (Pour l'Auto-tuning)

Si vous voulez que votre moteur tienne la charge (mode Vectoriel de flux), le variateur a besoin de se calibrer. Pour cela, il doit connaître la "carte d'identité" exacte du moteur. Il faut donc saisir :

  1. La Vitesse (tr/min) : Crucial pour calculer le "glissement". Si vous mettez 1500 au lieu de 1430, le moteur manquera de couple en charge.

  2. La Tension (V) : Pour définir le point de saturation.

  3. Le Cos Phi (parfois demandé) : Pour la gestion du magnétisme.

L'astuce : Une fois ces données rentrées, lancez toujours un "Auto-tuning" (ou Autoréglage). Le variateur va injecter du courant (moteur à l'arrêt) pour mesurer la résistance des câbles et du bobinage. C'est le jour et la nuit niveau comportement !

5. Méthode A : Programmation via le clavier

C'est la méthode "terrain", idéale pour une mise en service rapide ou un dépannage simple. Tous les variateurs possèdent une petite façade détachable ou non (BOP - Basic Operator Panel) avec un petit écran et des flèches.

Comment ça marche ? Vous naviguez dans des menus souvent codés. Il faut avoir la documentation technique sous les yeux.

Avantage : Pas besoin d'ordinateur, on peut le faire partout. Inconvénient : C'est long, fastidieux si vous avez 50 paramètres à régler, et il n'y a pas de sauvegarde numérique facile.

6. Méthode B : Programmation par Logiciel (PC)

Pour les installations complexes, pour cloner des variateurs ou pour faire de la maintenance préventive (sauvegardes), on utilise un ordinateur portable relié au variateur via un câble spécifique (USB ou RJ45/Modbus).

C'est la méthode professionnelle recommandée. Elle permet de voir les courbes de courant en direct, de copier-coller des configurations d'un variateur à l'autre et d'archiver les fichiers paramètres (.par ou .xml) sur le serveur de l'entreprise.

Les logiciels incontournables par marque :

Chaque constructeur possède son propre écosystème. Voici les standards de l'industrie que vous devez connaître :

7. Le pilotage : Clavier, Potentiomètre ou 4-20mA ?

Une fois le moteur configuré, il faut dire au variateur à quelle vitesse aller (la consigne). Il existe 3 méthodes principales :

A. La méthode "Sortie de carton" : Le Clavier (Mode Local)

C'est souvent le réglage d'usine par défaut. Vous n'avez besoin de brancher aucun fil de commande. Vous utilisez simplement la molette et le bouton "RUN" (Vert) présents sur la façade du variateur. C'est la méthode idéale pour tester le sens de rotation du moteur rapidement avant de tout câbler. Attention : Sur certains variateurs (comme les Altivar), si vous voulez passer ensuite en pilotage par câbles (Bornier), il faudra souvent rester appuyé sur la touche "LOC/REM" (Local/Remote) ou changer le paramètre "Canal de commande".

B. Le Potentiomètre (0-10V)

C'est le classique du petit convoyeur. On utilise un potentiomètre (souvent 2.2kΩ ou 10kΩ).

C. La boucle de courant (4-20mA)

C'est le standard des capteurs de pression ou de niveau (pour les pompes).

8. Le Niveau Expert : La Régulation PID (Le "Pilote Automatique")

C'est l'application reine, celle que l'on retrouve partout dans le traitement de l'eau ou la climatisation (HVAC). Ici, on ne donne pas une "Vitesse" au variateur, on lui donne un Objectif (une Consigne).

Le variateur va accélérer ou ralentir tout seul en permanence pour atteindre cet objectif.

L'exemple de la Pompe à Pression Constante

Imaginez un surpresseur d'eau.

  1. La Consigne : Vous voulez 3 Bars de pression constants dans les tuyaux, peu importe si un ou dix robinets sont ouverts.

  2. Le Capteur (Le Retour) : Vous installez un capteur de pression 4-20mA sur la tuyauterie de sortie, branché sur l'entrée analogique du variateur (ex: AI2 ou AI3).

  3. Le Résultat :

    • Si on ouvre un robinet, la pression chute -> Le capteur envoie moins de courant -> Le variateur accélère pour compenser.

    • Si on ferme tout, la pression monte -> Le variateur ralentit jusqu'à s'arrêter (mode veille/sleep).

L'exemple de la Ventilation (HVAC)

C'est le même principe pour une centrale de traitement d'air (CTA).

💡 Comment le programmer ?

Sur un Schneider Altivar ou un Siemens, il faut activer le menu "Régulateur PID" (ou PID Control).

9. Dépannage : Le coin du vécu (Retour d'expérience)

La théorie c'est bien, mais la réalité de l'usine est souvent différente. Voici 3 pannes classiques :

  1. Le variateur "Fantôme" : Vous avez 400V en entrée, mais l'écran reste noir. Verdict : L'alimentation interne à découpage est morte. Variateur HS.

  2. Le variateur "Diesel" : Il ne s'allume pas à froid, mais démarre tout seul après 30 minutes sous tension. Verdict : Les condensateurs chimiques sont secs. Il est en fin de vie, ne coupez plus l'alimentation en attendant la pièce neuve !

  3. Le défaut "Surtension" (OBF) : Le variateur plante quand le moteur ralentit. Verdict : L'inertie du moteur renvoie du jus. Augmentez le temps de décélération ou installez une résistance de freinage.

10. Les Codes Défauts : La "Bible" des constructeurs

Quand un variateur est en défaut, on n'a pas toujours le manuel papier sous la main.

Plutôt que de chercher au hasard sur Google, voici les liens officiels vers les bases de données des constructeurs pour trouver la signification de votre code erreur :

Le Tableau des "Classiques" (Universel)

Même si chaque marque a ses propres codes (F001, OBF, Err4...), les pannes physiques, elles, sont toujours les mêmes. Voici les 4 situations que vous rencontrerez dans 90% des cas :

Type de Défaut Code (Ex: Sch/Siemens) Cause Probable Solution Terrain
Surcharge Moteur OLF / F0011 Le moteur force trop. Le thermique virtuel a déclenché. Vérifiez s'il y a un point dur mécanique (roulement HS, bourrage) et vérifiez le réglage "Ith" (Intensité thermique).
Surtension (Freinage) OBF / F0002 Le moteur entraîne le variateur lors de l'arrêt (inertie). Augmentez le temps de la rampe de décélération (DEC). Si impossible, ajoutez une résistance de freinage.
Court-Circuit SCF / F0001 Le cauchemar. Court-circuit franc entre phases ou à la terre. Débranchez le moteur du variateur. Acquittez le défaut. Si le défaut revient sans moteur = Variateur HS.
Pas de Tension NLP / (Écran Noir) Il manque une phase ou le 400V en entrée. Ce n'est pas une panne du variateur ! Vérifiez votre disjoncteur ou vos fusibles en amont.

Conclusion

Quelle que soit la marque, la logique de mise en service reste toujours la même : Câblage puissance -> Données Moteur -> Autoréglage (Auto-tuning) -> Rampes -> Configuration des commandes (Bornier ou Réseau).

N'oubliez jamais la sécurité : 

⚠️ DANGER DE MORT : La règle des 20 minutes

C'est le danger le plus traître du variateur de fréquence et il faut absolument le connaître. Lorsque vous coupez l'alimentation au disjoncteur, le variateur s'éteint et l'écran devient noir. MAIS IL EST ENCORE MORTEL.

Les gros condensateurs situés à l'intérieur (le Bus DC) stockent une énergie énorme (entre 560V et 800V continu). Ils mettent du temps à se vider naturellement. La règle d'or : Attendez toujours au moins 15 à 20 minutes après la coupure de courant avant de toucher aux borniers de puissance ou d'insérer un outil dans le variateur. Le bon réflexe : Vérifiez toujours l'absence de tension (VAT) directement sur les borniers du Bus DC (souvent notés PA/+ et PC/-) avant d'y mettre les mains.

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