Comment une détérioration des performances d'isolation d'un convertisseur de fréquence peut-elle provoquer un court-circuit entre phases ?

Convertisseur de fréquence à semi-conducteurs : lors d'un fonctionnement prolongé, le système d'isolation des enroulements est soumis à diverses contraintes électriques dues aux impulsions de commutation haute fréquence, aux pulsations de tension et aux décharges partielles. Ces facteurs dégradent progressivement la tension de tenue et les propriétés diélectriques du matériau isolant. La dégradation des propriétés diélectriques de l'isolation entraîne une distribution inégale du champ électrique entre les enroulements ou les phases, rendant les zones de champ électrique local intense plus susceptibles de se rompre. À mesure que la contrainte électrique accumulée sur le matériau isolant augmente, de minuscules canaux conducteurs se forment au sein de la couche isolante, pouvant créer des chemins conducteurs entre les différentes phases de l'enroulement.

Les câbles et les enroulements du moteur aux bornes de sortie triphasées du convertisseur de fréquence 50 Hz à 60 Hz doivent également respecter les exigences en matière d'isolation. Lorsque l'isolation de ces éléments de connexion vieillit, le diélectrique interphase s'amincit ou se fissure, affaiblissant la barrière isolante qui séparait initialement les différentes phases. La conception traditionnelle de l'isolation des systèmes électriques repose sur les conditions de fréquence du réseau. Or, un convertisseur 240 V 50 Hz vers 120 V 60 Hz, caractérisé par une commutation rapide et un dv/dt élevé, soumet le matériau isolant à des contraintes électriques non linéaires.

Lorsque la couche isolante ne conserve plus sa rigidité diélectrique initiale, la différence de potentiel entre les enroulements de phase facilite le passage du courant à travers l'interface isolante, créant ainsi un chemin de courant important. Dans un convertisseur de fréquence monophasé, ce phénomène se manifeste par un court-circuit entre phases, avec une augmentation rapide du courant en un laps de temps très court. Sans protection adéquate, un tel court-circuit peut endommager les composants électriques ou entraîner l'arrêt du système.