Le problème : la maintenance au calendrier ne suffit pas
Un variateur de fréquence est surtout fait de semi-conducteurs et de cuivre, qui s’usent rarement. Deux pièces s’usent : les condensateurs électrolytiques du bus continu et les ventilateurs. Ce sont les consommables, et les remplacer à temps constitue l’essentiel de la maintenance préventive d’un variateur.
Les deux vieillissent avec la chaleur, pas avec la date du calendrier. Un variateur dans un local frais et propre peut garder ses condensateurs deux fois plus longtemps que le même variateur dans une armoire chaude près d’un four. C’est pourquoi un intervalle unique pour tous les variateurs arrive trop tôt pour certains et trop tard pour d’autres.
- Condensateurs du bus continu : ils sèchent de l’intérieur. Leur vie dépend de la température de leur cœur, qui monte avec l’air ambiant et avec le courant d’ondulation qui les traverse.
- Ventilateurs : ils lâchent quand la graisse de leurs roulements vieillit. Elle vieillit plus vite à chaud, seulement quand le ventilateur tourne, et encore plus vite avec la poussière.
Le piège du calendrier
| Local propre | Armoire poussiéreuse | |
|---|---|---|
| Température | 25 °C | 45 °C |
| Charge | 60 % | 90 % |
| Heures par jour | 8 | 24 |
| Environnement | Propre | Poussiéreux |
| Déséquilibre du réseau | 0 % | 2 % |
| Condensateurs du bus continu | 15,0 ansplafond de l’estimation | 2,7 ans |
| Ventilateurs | 15,0 ansplafond de l’estimation | 2,0 ans |
Même variateur, même calendrier.
Estimez-le pour votre variateur
Saisissez les conditions réelles de fonctionnement — l’air autour du variateur, sa charge, ses heures de marche, son environnement et la qualité du réseau — pour estimer ce qu’il reste à chaque composant.
Avancé — si vous connaissez les pièces (facultatif)
D’après la fiche technique du composant. Laissé vide, le calculateur utilise des valeurs typiques choisies par Wertek.Temps estimé avant renouvellement
Estimation, pas une garantie. Le calcul suppose que le variateur est sous tension 24 heures sur 24, qu’il fonctionne les heures saisies à charge et température constantes, et que ses ventilateurs tournent dès qu’il marche. Les variateurs réels ne fonctionnent pas ainsi — c’est l’objet de la dernière section.
L’impact en chiffres
Prenez un variateur dans une armoire à 35 °C, à 75 % de charge, en marche 16 heures par jour dans un local propre. Le calculateur donne 11,9 ans pour les condensateurs et 6,8 ans pour les ventilateurs. Changez maintenant une seule chose à la fois :
- Si l’armoire chauffe de 10 °C de plus, les condensateurs passent de 11,9 ans à 6,0 ans.
- Avec 2 % de déséquilibre de la tension du réseau, les condensateurs passent de 11,9 ans à 9,7 ans.
- Si le local est poussiéreux, les ventilateurs passent de 6,8 ans à 4,8 ans.
Si ce variateur s’arrête aujourd’hui, combien coûte chaque heure d’arrêt à votre ligne ?
Lisez la plaque avant de deviner l’âge
L’horloge d’usure des ventilateurs démarre quand le variateur est installé et fonctionne. Les condensateurs, eux, vieillissent aussi sur l’étagère. Avant le premier démarrage, vérifiez combien de temps le variateur est resté hors tension.
Ce qui vieillit sur l’étagère et ce qui ne vieillit pas
- Condensateurs du bus continu : ils vieillissent hors tension. Pendant le stockage, leur couche d’oxyde se dégrade et leur courant de fuite augmente, d’autant plus vite que le stockage est chaud (Nippon Chemi-Con). C’est ce que répare le reformage.
- Ventilateurs : leur durée de vie s’exprime en heures de fonctionnement (L10), les heures où ils tournent (ebm-papst, RS DesignSpark). Les sources publiques consultées ne donnent aucune règle de durée de stockage pour les ventilateurs ; pour leur usure, c’est le temps de rotation qui compte.
Comment savoir combien de temps il a été stocké
Comparez la date de fabrication avec la date de mise sous tension prévue. La date de fabrication figure sur la plaque ou est codée dans le numéro de série ; par exemple, ABB documente quels chiffres de son numéro de série donnent l’année et la semaine. Les variateurs de rechange en magasin et ceux arrêtés en usine comptent aussi : ce qui compte, c’est le temps hors tension. Si la date ne peut pas être établie, traitez-le comme le pire cas et reformez-le selon la procédure du fabricant.
Source: ABB p. 8
Comment stocker un variateur de rechange
Les fabricants de condensateurs recommandent un stockage à température et humidité normales, à l’abri du soleil direct ; la chaleur accélère la hausse du courant de fuite (Nippon Chemi-Con). Gardez le variateur propre et sec, sans condensation (ABB le demande avant le reformage). La température de stockage change la limite : un fabricant autorise 12, 24 ou 36 mois hors tension selon un stockage à 50, 45 ou 40 °C au maximum (Schneider Electric). Et un fabricant recommande, comme bonne pratique, de mettre sous tension régulièrement les variateurs stockés — environ tous les six mois — à la tension nominale (KEB).
Situation → que faire
| Situation | Que faire | Source |
|---|---|---|
| Moins d’1 an hors tension | Démarrer sans reformage. | ABB p. 7 · KEB America |
| De 1 à 2 ans hors tension (jusqu’à 3 sur certains modèles) | Reformer avant utilisation : mettre sous tension sans charge de 30 minutes à une heure, selon le fabricant. Voir le reformage | ABB pp. 6, 9 · KEB America |
| Plus de 2 ans (3 sur certains modèles) | Reformer avec un circuit contrôlé : courant limité ou tension montée progressivement. Voir le reformage | ABB pp. 6, 10 · KEB America |
| Date de fabrication ou de stockage inconnue | Le traiter comme le pire cas : reformer selon la procédure du fabricant avant la mise sous tension. Voir le reformage | Recommandation de Wertek |
Ce qu’il faut noter le jour de la mise en service
La date d’installation — quand il est mis sous tension en service — et, s’il a été reformé, la date et la méthode utilisée. Le calculateur ci-dessus compte la vie à partir de la date d’installation : sans elle, chaque estimation part du mauvais point.
Dans Wertek, la plaque du variateur conserve la date d’installation et la date de reformage des condensateurs, dans l’historique de l’équipement. Le reformage ne renouvelle pas les condensateurs : il ne remet donc pas leur vie estimée à zéro.
Stocké plus d’un an ? Reformez les condensateurs avant la mise sous tension
L’horloge de l’usure démarre à l’installation et à la mise sous tension du variateur, pas à sa fabrication ; mais un variateur sur une étagère n’est pas au repos pour ses condensateurs. Les fabricants de variateurs demandent de reformer les condensateurs du bus continu avant la pleine tension si le variateur est resté hors tension environ un an ou plus. L’omettre peut les détruire au premier démarrage.
Pourquoi un condensateur stocké en a besoin
Pendant le stockage, la couche d’oxyde qui isole un condensateur électrolytique en aluminium réagit lentement avec l’électrolyte : la tension qu’il supporte baisse et son courant de fuite augmente, d’autant plus que le stockage est chaud. Si la pleine tension est appliquée d’un coup, la chaleur de ce courant de fuite peut percer le diélectrique et ouvrir la soupape de sécurité du condensateur. Un traitement en tension contrôlé reconstitue l’oxyde et ramène le courant de fuite à son niveau.
Ce que demandent les fabricants de variateurs
| Durée hors tension | Ce que demande le fabricant | Source |
|---|---|---|
| Moins d’1 an | Aucun reformage nécessaire. | ABB p. 7 |
| De 1 à 2 ou 3 ans, selon le modèle | Mettre le variateur sous tension 30 minutes sans charge avant de l’utiliser. | ABB pp. 6, 9 |
| Plus de 2 ou 3 ans, selon le modèle | Un circuit de reformage externe sur le bus continu, limité en courant (500 mA maximum), pendant la durée indiquée par le fabricant. | ABB pp. 6, 10 |
| 12, 24 ou 36 mois, si stocké à 50, 45 ou 40 °C au maximum | Appliquer la tension réseau une heure avant de démarrer le moteur, sans qu’un ordre de marche soit possible entre-temps. | Schneider Electric |
| De 1 à 2 ans ; plus de 2 ans | Faire fonctionner le variateur une heure sans sortie de modulation ; après 2 ans, monter lentement la tension d’entrée avec un transformateur variable. | KEB America |
Les fabricants ne placent pas la limite au même endroit : par années et modèle de variateur, par années seulement, ou aussi par température de stockage. C’est pourquoi la seule procédure valable est celle du fabricant de votre variateur.
La procédure, dans les grandes lignes
- Avant de commencer : déconnecter et consigner l’alimentation, vérifier l’absence de tension entre les bornes d’entrée et continues et la terre, et ne jamais mettre sous tension l’alimentation du variateur tant qu’un circuit de reformage est raccordé (ABB, pp. 9, 11).
- On applique la tension aux condensateurs de façon contrôlée, jamais la pleine tension d’un coup : avec un courant limité — un fabricant le limite à 500 mA, avec une tension continue de 1,35 à 1,45 fois la tension alternative nominale du variateur, ou la monte progressivement depuis zéro (ABB, p. 10) — ou en montant lentement l’entrée avec un transformateur variable (KEB).
- La durée dépend du temps de stockage : de 30 minutes ou une heure pour un stockage court à des durées plus longues, fixées par le fabricant, pour un stockage long. On ne démarre pas le moteur et on n’applique aucune charge.
- À la fin, attendre la décharge des condensateurs — un fabricant indique 5 minutes — et mesurer le bus continu proche de zéro avant de toucher quoi que ce soit (ABB, p. 11).
Et si je le laisse simplement sous tension plus longtemps ?
Cela aide, mais seulement après un stockage court : c’est la méthode courte des sources. ABB : de 1 à 2 ans hors tension (jusqu’à 3 pour certaines séries), 30 minutes sans charge. KEB : de 1 à 2 ans, une heure sans sortie vers le moteur. Schneider Electric : au-delà de sa limite de stockage, qui dépend de la température, une heure sous tension réseau avant de démarrer.
Après un long stockage — plus de 2 ou 3 ans selon la source — davantage d’heures ne le rendent pas sûr, car le problème est le premier instant : quand la pleine tension est appliquée d’un coup sur un oxyde dégradé, un fort courant de fuite circule, le condensateur chauffe et peut céder à ce moment-là (KEB ; ABB, p. 7). Ce qui l’évite, c’est de monter la tension progressivement ou de limiter le courant : alimentation continue limitée en courant, résistance série ou transformateur variable (ABB, p. 10 ; KEB). C’est pourquoi les sources changent de méthode au-delà d’une certaine durée au lieu de demander plus d’heures.
Là où la mise sous tension sans charge aide vraiment, sans cette fenêtre, c’est en prévention : mettre sous tension les variateurs stockés environ tous les six mois à la tension nominale (KEB), pour qu’ils n’aient jamais besoin du reformage contrôlé.
Haute tension. Le reformage est réalisé par du personnel qualifié, selon la procédure du fabricant de votre variateur : ses tensions, ses durées et ses circuits. Cette page explique pourquoi ; ce n’est pas une procédure.
De l’estimation au pilotage avec Wertek
Le calculateur suppose que les conditions ne changent jamais. Les variateurs réels chauffent plus en été, changent de charge avec la production et s’empoussièrent entre deux nettoyages. Wertek transforme l’estimation en plan :
- Numérisez la plaque et la date d’installation : la donnée dont dépend chaque estimation.
- Un plan de maintenance qui crée les ordres de travail à leur échéance.
- Les techniciens reçoivent les ordres dans l’application mobile, saisissent le travail et les clôturent.
Protégez vos variateurs critiques
Enregistrer le variateur et sa plaque dans Wertek est gratuit. Les ordres de travail planifiés sont inclus dans les offres payantes.
Sur quoi repose l’estimation
Condensateurs du bus continu : la chaleur à l’intérieur du condensateur
La durée de vie d’un condensateur électrolytique en aluminium dépend surtout de sa température interne. Les fabricants de condensateurs publient la règle : plus le cœur travaille au frais, plus il dure — environ deux fois plus longtemps pour chaque tranche de 10 °C en moins. Leurs guides d’estimation s’arrêtent aussi à 15 ans.
Dans un variateur, cette température monte avec trois choses : l’air autour du variateur, la charge (plus de courant, c’est plus d’ondulation qui chauffe le condensateur de l’intérieur) et le déséquilibre de la tension du réseau, qui force une ondulation supplémentaire dans le bus continu. Les heures à l’arrêt mais sous tension vieillissent aussi le condensateur, plus lentement.
Ventilateurs : la graisse des roulements
Ce qui met généralement fin à un ventilateur, c’est la graisse de ses roulements. Les fabricants de ventilateurs expriment la durée de vie en L10 — les heures au bout desquelles un ventilateur sur dix a lâché — et la règle de l’industrie veut que la vie de la graisse soit divisée par deux environ tous les 15 °C de plus.
La graisse ne vieillit que lorsque le ventilateur tourne : les heures de marche comptent autant que le calendrier. La poussière la raccourcit encore ; aucune loi publique ne dit de combien, donc cet effet est une hypothèse propre à Wertek, destinée à être corrigée par des données de terrain.
Ce qui est public et ce qui est propre à Wertek
Les deux règles ci-dessus — la chaleur raccourcit la vie des condensateurs et de la graisse des ventilateurs — sont publiques, et les sources sont en lien plus bas.
Wertek fournit le reste sous forme d’hypothèses propres, pensées pour un variateur industriel typique : de combien l’air est plus chaud à l’intérieur du variateur qu’autour, de combien la charge et le déséquilibre du réseau chauffent les condensateurs, la durée de vie nominale typique des pièces si vous ne la saisissez pas, et de combien la poussière raccourcit la vie d’un ventilateur. Elles sont corrigées au fil des remplacements enregistrés. Si vous connaissez vos pièces, saisissez leurs valeurs nominales dans les champs avancés.
Sources
Toutes publiques. La page applique la règle décrite par chaque source ; les autres hypothèses sont propres à Wertek.
- Nippon Chemi-Con — Durée de vie des condensateurs électrolytiques en aluminium : la vie double tous les 10 °C, échauffement par ondulation, plafond de 15 ans.
- ebm-papst — Formule L10 de la durée de vie mécanique des ventilateurs ; la vie de la graisse comme limite habituelle.
- RS DesignSpark — Pourquoi la durée L10 compte pour les ventilateurs ; exemple chiffré de la vie de la graisse divisée par deux tous les 15 °C.
- Power Monitors — Comment le déséquilibre de tension du réseau augmente l’ondulation du bus continu d’un variateur.
- ABB — Capacitor reforming instructions (3BFE64059629 Rev H) — Instructions de reformage des condensateurs pour variateurs à condensateurs électrolytiques sur le bus continu : quand reformer, méthodes selon la durée hors tension, comment lire la date de fabrication dans le numéro de série.
- Schneider Electric — FAQ FA337087 — Durée de stockage avant reformage pour les variateurs Altivar Process, selon la température de stockage.
- Nippon Chemi-Con — Technical note (§8 Storage) — Note technique, stockage des condensateurs électrolytiques en aluminium : pourquoi le courant de fuite augmente et le traitement en tension qui reforme le diélectrique.
- KEB America — VFD storage and capacitor reforming — Stockage et reformage des condensateurs des variateurs : seuils par années hors tension et mise sous tension des variateurs stockés environ tous les six mois comme bonne pratique.