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Variateurs Powerflex 700

Présentation du produit

Le variateur Allen Bradley PowerFlex 700 référence 20BB6P8A0AYNBNC0 équipe la gamme PowerFlex dédiée au pilotage de moteurs à induction triphasés. Ce produit trouve sa place dans les installations industrielles nécessitant un contrôle précis de la vitesse moteur et une intégration simple dans un réseau de communication existant. La famille PowerFlex variateurs couvre un large éventail de puissances et ce modèle, avec sa puissance nominale de 1.49 kW (2 hp), s’adresse aux applications de puissance modérée. Le courant de sortie continu atteint 6.8 A, avec une capacité de surcharge de 150 % permettant d’absorber les pics transitoires de charge sans déclenchement intempestif. Ces variateurs fréquence Allen Bradley complètent par ailleurs les gammes de servovariateurs Kinetix proposées par le même fabricant pour les applications de mouvement plus exigeantes. Ces variateurs fréquence moteur s’inscrivent ainsi dans une offre cohérente, pensée pour couvrir différents besoins d’automatisation industrielle. D’autres variateurs de la même famille PowerFlex variateurs permettent d’étendre cette offre à des puissances supérieures selon les besoins de chaque application. Ce variateur PowerFlex 700 complète ainsi une gamme de variateurs fréquence moteur conçue pour répondre à des exigences variées de puissance et de régulation de vitesse.

Les variateurs PowerFlex de cette série se distinguent par un rendement de 97.5 % et un facteur de puissance de 0.98, deux caractéristiques qui limitent les pertes énergétiques et réduisent la facture électrique sur le long terme. Le format panel mount facilite le montage en armoire, avec un refroidissement par ventilation forcée adapté aux cycles de fonctionnement continus. Ce frame de variateur s’intègre dans la logique modulaire des produits Allen Bradley, au même titre que les gammes Kinetix destinées aux applications de mouvement plus dynamiques. Les PowerFlex variateurs de cette gamme partagent ainsi une architecture commune facilitant leur intégration dans des installations existantes. Ce produit illustre ainsi la cohérence de conception qui caractérise l’ensemble des produits de la marque, qu’il s’agisse des variateurs PowerFlex ou des servovariateurs Kinetix. Ce même frame se retrouve d’ailleurs décliné sur plusieurs autres variateurs PowerFlex de puissance voisine, ce qui simplifie la standardisation des pièces rechange au sein d’un parc de variateurs hétérogène.

Installation et intégration

L’installation de ce variateur Allen Bradley s’inscrit dans une démarche classique de câblage triphasé. La tension d’entrée accepte une plage de 180 à 264 V, avec une tolérance de -25 % / +10 %, ce qui autorise une certaine souplesse face aux fluctuations du réseau électrique. L’alimentation du variateur doit donc être dimensionnée en tenant compte de cette plage de tension et de la puissance nominale du variateur Allen Bradley PowerFlex 700. L’indice de protection IP20 impose une installation en armoire fermée, à l’abri des poussières et projections. Cette installation doit également prévoir un espace suffisant autour du variateur pour garantir une ventilation efficace et un accès aisé lors d’une future intervention de maintenance, l’alimentation électrique en amont devant rester facilement accessible pour les opérations de consignation.

Le module de communication intégré prend en charge un nombre important de protocoles : DeviceNet, Ethernet/IP, ControlNet, PROFIBUS, Modbus RTU, RS485 DF1, BACnet et USB. Cette diversité facilite l’intégration dans des architectures hétérogènes pilotées par des automates programmables de différentes générations, ce qui permet également une supervision via des interfaces homme-machine telles que Siemens SIMATIC HMI dans certaines installations mixtes, ces mêmes automates programmables pouvant superviser simultanément plusieurs variateurs PowerFlex répartis sur la ligne de production. Le variateur PowerFlex s’intègre ainsi dans des lignes de production existantes sans nécessiter de refonte complète de l’architecture de communication, aux côtés d’autres produits Allen Bradley comme les servovariateurs Kinetix ou les modules d’alimentation dédiés. Les entrées/sorties disponibles, soit 6 entrées TOR, 3 sorties TOR, 2 entrées analogiques, 2 sorties analogiques et 3 sorties relais, permettent un dialogue étendu avec la périphérie de l’installation : capteurs, actionneurs, supervision. Un module d’extension en option peut également être ajouté selon les besoins spécifiques de l’application, cette option de configuration renforçant la flexibilité d’adaptation du produit à chaque application ; ce module supplémentaire reste compatible avec les autres variateurs de la gamme.

Contrôle moteur et performance

Le pilotage du moteur s’appuie sur trois modes de contrôle : Volts/Hz, Sensorless Vector et Vector Control (Force Technology). Le contrôle vectoriel (vector control) améliore la précision du couple et de la vitesse, particulièrement utile sur des applications exigeant une réponse dynamique fine, par exemple lors de variations de charge rapides, à l’image de l’arrêt sécurisé couple disponible sur certaines configurations de la gamme. Ce mode de vector control associé à la fonction d’arrêt sécurisé couple renforce la maîtrise du moteur dans les phases critiques de fonctionnement, ce contrôle vectoriel restant disponible quelle que soit la configuration logicielle retenue. La fréquence de sortie s’étend de 0 à 420 Hz, offrant une large plage de réglage de la vitesse pour s’adapter aux contraintes mécaniques de l’application. La fréquence de découpage de 4 kHz constitue un compromis entre échauffement du variateur et qualité du signal moteur.

Ce variateur fréquence Allen Bradley ne dispose pas de résistance de freinage interne : une resistance freinage externe doit être prévue si l’application nécessite une décélération rapide ou un freinage dynamique du moteur, cette resistance freinage externe étant dimensionnée selon la puissance du moteur entraîné ; le choix de cette resistance freinage dépend également du cycle de fonctionnement du moteur. L’IGBT de freinage est néanmoins déjà installé, ce qui simplifie l’ajout d’une résistance de freinage externe sans modification majeure du produit. Le couplage bus DC est disponible, une option utile pour mutualiser l’énergie de freinage entre plusieurs variateurs sur une même ligne, notamment lorsque plusieurs frame de puissance différents coexistent sur la même installation.

Sécurité et fonctions intégrées

Les fonctions sécurité embarquées couvrent la protection thermique du moteur (classe 10), la protection contre les défauts à la terre, les courts-circuits, les surintensités, les surtensions et les sous-tensions. Ce socle de protections limite les risques de dommages matériels et contribue à la continuité de production. Ces fonctions sécurité participent également à la conformité des installations vis-à-vis des exigences d’exploitation imposées par certains donneurs d’ordre, ces mêmes fonctions sécurité se retrouvant d’ailleurs sur d’autres variateurs fréquence Allen Bradley de la gamme PowerFlex. Le variateur est certifié UL 508C et listé c-UL-us, en complément d’autres certifications comme ABS, RCM, Korean KC et Lloyd’s Register, utiles pour les projets soumis à des exigences normatives spécifiques selon les secteurs d’activité ou les zones géographiques.

Un régulateur PID intégré permet de gérer des boucles de régulation simples directement depuis le variateur, sans recours systématique à un automate externe. Le filtre CEM intégré, conforme à la classe Second Environment selon la directive CE EMC 89/336/EEC, limite les perturbations électromagnétiques émises vers le réseau, un point de vigilance dans les installations comportant plusieurs variateurs fréquence Allen Bradley à proximité les uns des autres, notamment lorsque leur alimentation est issue du même tableau électrique.

Environnement d’exploitation et caractéristiques physiques

Le produit fonctionne dans une plage de température comprise entre 0 et 50°C, une donnée à vérifier en amont de l’installation selon les conditions de l’armoire électrique et de la ventilation disponible. Ses dimensions, 20 cm de profondeur, 33.6 cm de hauteur et 13.5 cm de largeur, pour un poids de 7.03 kg, s’intègrent dans la majorité des armoires standard du marché. Ce variateur Allen Bradley PowerFlex, proposé en état neuf, boîte ouverte ou reconditionné, convient aussi bien à un remplacement à l’identique qu’à une extension de ligne. Pour les équipes de maintenance, disposer de pièces rechange compatibles avec cette référence facilite la gestion du stock et réduit les délais d’arrêt en cas de panne ; la disponibilité de ces pièces rechange constitue d’ailleurs un critère important lors du choix d’un variateur destiné à une installation existante, ces mêmes pièces rechange étant également recherchées pour les servovariateurs Kinetix associés à ce type de ligne. La gamme PowerFlex 700 reste une référence reconnue dans le secteur de l’automatisation industrielle pour sa robustesse et sa polyvalence d’intégration, aux côtés des gammes Allen Bradley produits telles que Kinetix pour la gestion du mouvement.