Schéma d’un variateur de vitesse : architecture et câblage

Un schéma de variateur de vitesse se lit toujours à deux niveaux distincts : le schéma fonctionnel, qui montre comment l’électronique de puissance transforme le courant à l’intérieur du boîtier, et le schéma de câblage, qui montre comment le raccorder au réseau et au moteur. Cette page réunit les deux, dans l’ordre où un technicien les rencontre en ouvrant une armoire.

À quoi ressemble un variateur « ouvert »

Sous le capot d’un variateur de vitesse pour moteur asynchrone triphasé se trouvent deux réalités différentes. D’un côté, une carte électronique de puissance qui transforme le courant reçu du réseau en un courant modulé, prêt pour le moteur. De l’autre, un bornier physique où arrivent les câbles : l’alimentation en amont, la commande, et la liaison vers le moteur en aval. Ouvrir ce capot n’est jamais anodin : les condensateurs du bus continu gardent une tension de l’ordre de 550 V plusieurs minutes après la coupure ; on n’ouvre un variateur qu’après consignation, temps de décharge indiqué sur l’étiquette et vérification d’absence de tension, et seulement avec une habilitation électrique.

Le schéma fonctionnel explique le « pourquoi » de chaque bloc électronique. Le schéma de câblage explique le « où se branche quoi ». Un lecteur qui a déjà la définition générale du variateur de vitesse peut directement se référer à ces deux schémas ; pour une explication du principe général, la page dédiée à la définition du variateur de vitesse pose ces bases.

Schéma 1 : l’architecture interne du variateur

Un variateur de vitesse électronique pour moteur asynchrone triphasé s’organise en trois étages placés en cascade entre le réseau électrique en amont et le moteur en aval : le redresseur, le bus continu, puis l’onduleur.

Le rôle du redresseur

Le redresseur est un pont de diodes triphasé, dit non commandé, dont le rôle est de convertir la tension alternative du réseau en tension continue. Pour une alimentation triphasée en 400 V alternatif, la tension obtenue aux bornes du bus continu est d’environ 400 × √2, soit près de 565 V continu à vide et de l’ordre de 540 V en charge (schemaselectriquesetelectroniques.blogspot.com, consulté le 26/09/2026).

Le rôle du bus continu

Le bus continu, aussi appelé circuit intermédiaire, contient des condensateurs qui lissent et filtrent la tension issue du redresseur. Il joue le rôle de tampon d’énergie, en maintenant un niveau de tension continue stable pour alimenter l’onduleur en aval (schemaselectriquesetelectroniques.blogspot.com ; electricalsblog.com, consultés le 26/09/2026).

Le rôle de l’onduleur et de la commande MLI

L’onduleur reconvertit le courant continu du bus en un courant alternatif de fréquence et de tension réglables. Il est composé de semi-conducteurs de puissance — le plus souvent des transistors IGBT associés à des diodes de roue libre — disposés par paires sur trois bras, un bras par phase de sortie. La topologie la plus répandue dans l’industrie est l’onduleur de tension triphasé à deux niveaux (six interrupteurs), commandé en modulation de largeur d’impulsion, la MLI, dite PWM en anglais (schemaselectriquesetelectroniques.blogspot.com ; electricalsblog.com, consultés le 26/09/2026).

Les IGBT sont commandés en tout-ou-rien, à une fréquence de découpage qui se situe, selon les sources techniques consultées, dans un ordre de grandeur de 2 à 15 kHz selon la puissance et le modèle. En modulant la largeur de ces impulsions, la valeur moyenne de la tension de sortie dessine une sinusoïde exploitable par le moteur : c’est le principe de la MLI (schemaselectriquesetelectroniques.blogspot.com, consulté le 26/09/2026). Cette fourchette reste un ordre de grandeur, pas une valeur fixe applicable à tout modèle.

La carte de commande pilote ces IGBT pour reconstituer, à partir de la consigne de vitesse reçue, la fréquence et la tension de sortie voulues.

À retenir : trois étages en cascade — redresseur, bus continu, onduleur — séparent toujours le réseau du moteur dans un variateur électronique. C’est la carte de commande, en pilotant les IGBT par MLI, qui transforme une consigne de vitesse en une tension de sortie exploitable.

Loi U/f ou contrôle vectoriel : deux façons de piloter le moteur

La carte de commande d’un variateur peut piloter le moteur selon deux logiques différentes, qui répondent à la même question — quelle tension et quelle fréquence envoyer à chaque instant — mais par des chemins distincts.

Le contrôle U/f, aussi appelé contrôle scalaire, consiste à maintenir un rapport constant entre la tension et la fréquence jusqu’à la fréquence nominale du moteur (50 Hz en France), afin de conserver le flux magnétique ; au-delà, la tension plafonne et le couple disponible diminue (zone de défluxage). À basse fréquence, ce rapport constant produit des tensions de sortie très faibles — sur un moteur 400 V / 50 Hz, le rapport de 8 V/Hz donne 40 V à 5 Hz ; les variateurs compensent en partie par une surélévation de tension (« boost ») à basse fréquence — ce qui limite le couple disponible à basse vitesse (js-technik.fr, consulté le 26/09/2026).

Le contrôle vectoriel introduit, lui, un contrôle en phase, aussi appelé orientation du champ, pour améliorer les performances en régime transitoire et à basse vitesse. Le contrôle vectoriel de flux, y compris dans sa version dite « sans capteur », permet une plage de réglage de vitesse élargie et un couple disponible nettement supérieur à très basse vitesse, comparé au contrôle U/f seul (js-technik.fr, consulté le 26/09/2026).

Les plages de vitesse chiffrées et les écarts de temps de réponse en couple annoncés par tel ou tel constructeur ne sont pas repris ici : ce sont des données commerciales propres à chaque marque, hors du périmètre d’un schéma générique.

Schéma 2 : le câblage type d’une installation

Un schéma de câblage de variateur de vitesse se lit en trois grandes zones : l’alimentation amont, avec ses protections, le variateur lui-même, avec son bornier de puissance et son bornier de commande, et la liaison vers le moteur en aval (schemaselectriques.com, consulté le 26/09/2026).

En amont, un sectionneur ou un disjoncteur associé à des fusibles protège le variateur et l’installation contre les surcharges et les courts-circuits. Un dispositif de mise à la terre fait partie des éléments de sécurité attendus sur ce type de schéma (schemaselectriques.com ; schemadecablage.com, consultés le 26/09/2026). En sortie, côté moteur, on ne place normalement ni fusible, ni contacteur manœuvré en charge, ni condensateur : la protection thermique du moteur est assurée par le variateur. On y trouve un câble blindé repris à 360° aux deux extrémités et, si la notice l’exige (câble long), une self ou un filtre de sortie (schemaselectriques.com, consulté le 26/09/2026).

Le bornier de commande

Le variateur dispose d’un bornier de commande, séparé du bornier de puissance, qui reçoit les entrées logiques de marche avant, marche arrière et arrêt, ainsi qu’une entrée de consigne analogique. La consigne de vitesse est le plus souvent transmise par un signal analogique standard, en tension 0-10 V ou en courant 4-20 mA — des standards industriels d’entrée analogique génériques, sans numéro de borne attribué à une marque particulière sur ce schéma. Un contact de relais de défaut permet, indépendamment du circuit de puissance, de reporter à distance l’état de fonctionnement ou de défaut du variateur, par exemple vers un automate, une GTB ou un simple voyant (schemaselectriques.com, consulté le 26/09/2026).

À retenir : sur le schéma de câblage, le bornier de puissance (réseau, moteur) et le bornier de commande (marche/arrêt, consigne, relais défaut) sont deux zones physiquement séparées. Aucun numéro de borne n’est indiqué ici : chaque modèle a les siens, à vérifier sur sa propre notice.

La conception du variateur lui-même relève de la norme CEI/IEC 61800-5-1, qui encadre les exigences de sécurité électrique, thermique et énergétique des entraînements électriques de puissance à vitesse variable, y compris la protection contre les risques électriques et thermiques et les exigences de marquage. Elle s’applique aux systèmes d’entraînement à vitesse variable — convertisseur, système de commande et moteur — pour des tensions d’entrée de convertisseur inférieures ou égales à 35 kV alternatif ; elle exclut en revanche les entraînements de traction pour véhicules électriques (standards.iteh.ai, consulté le 26/09/2026). Son installation relève, en France, de la NF C 15-100 (édition 2024, obligatoire depuis le 1er septembre 2025) et de la notice du constructeur ; toute intervention se fait selon la NF C 18-510, par un personnel habilité.

Ce que ces schémas ne remplacent pas

Ces deux schémas décrivent une architecture générique, valable pour la famille des variateurs pour moteur asynchrone triphasé. Aucun numéro de bornier, aucune référence de fusible ni aucune plage de vitesse chiffrée n’y figure, parce qu’ils dépendent entièrement du modèle et du constructeur : chaque variateur a sa propre notice, avec ses propres repères de bornier, à suivre à la lettre lors d’une installation réelle.

Pour la mise en œuvre concrète d’un variateur — installation, remplacement ou entretien — la page dédiée à l’installation et l’entretien d’un variateur de vitesse détaille cette étape, toujours confiée à un professionnel qualifié.

Vous avez un projet d’installation, de remplacement ou de dépannage de variateur ? Le formulaire dans la colonne latérale permet de décrire votre besoin.

Questions fréquentes

Que signifie 0-10 V ou 4-20 mA sur un variateur ?

Ce sont les deux standards industriels les plus courants pour transmettre une consigne de vitesse analogique au variateur : un signal en tension entre 0 et 10 volts, ou un signal en courant entre 4 et 20 milliampères. Le numéro exact de la borne qui reçoit ce signal dépend du modèle et figure sur sa notice constructeur.

Pourquoi y a-t-il des condensateurs dans un variateur ?

Ils se trouvent dans le bus continu, entre le redresseur et l’onduleur. Leur rôle est de lisser la tension redressée et de servir de tampon d’énergie, pour maintenir une tension continue stable à l’entrée de l’onduleur. Conséquence pour la sécurité : ils restent chargés, à plus de 500 V, plusieurs minutes après la coupure ; avant toute intervention, il faut attendre le temps de décharge indiqué sur l’étiquette puis vérifier l’absence de tension sur le bus continu.

Quelle est la différence entre loi U/f et contrôle vectoriel ?

La loi U/f maintient un rapport constant entre tension et fréquence jusqu’à la fréquence nominale du moteur, ce qui limite le couple disponible à basse vitesse. Le contrôle vectoriel ajoute une orientation du champ magnétique, ce qui élargit la plage de réglage et améliore le couple disponible à très basse vitesse.

Le variateur remplace-t-il un démarreur progressif ?

Pas toujours. Un démarreur progressif adoucit seulement le démarrage et l’arrêt : une fois lancé, le moteur tourne à sa vitesse nominale. Un variateur règle la vitesse en permanence. Si seule la pointe de courant au démarrage pose problème, un démarreur progressif suffit ; si le débit ou la cadence doivent varier, c’est le variateur qu’il faut.

Quelle norme encadre la sécurité d’un variateur de vitesse ?

La norme CEI/IEC 61800-5-1 encadre les exigences de sécurité électrique, thermique et énergétique des entraînements électriques de puissance à vitesse variable, avec ses propres conditions d’application et exclusions. Elle ne remplace jamais le respect de la notice du fabricant ni l’intervention d’un électricien qualifié.

Sources

Le monde de l’électricité — CCDMD, consulté le 26/09/2026.

What is a VFD and how it works — Electricals Blog, consulté le 26/09/2026.

Le convertisseur continu-alternatif — Schémas électriques et électroniques, consulté le 26/09/2026.

Différence entre contrôle U/f et contrôle vectoriel — JS Technik, consulté le 26/09/2026.

Schéma électrique de câblage d’un variateur — Schémas Électriques, consulté le 26/09/2026.

Schéma de câblage d’un variateur de vitesse — Schéma de Câblage, consulté le 26/09/2026.

Norme CEI/IEC 61800-5-1:2022 — International Electrotechnical Commission, consulté le 26/09/2026.