6SL3210-1PH31-7CL0
Variateurs Siemens Sinamics G120

Présentation du module Siemens SINAMICS

Le module Siemens 6SL3210-1PH31-7CL0 équipe la gamme SINAMICS dédiée aux applications de variation de vitesse en environnement industriel. Ce power module délivre une puissance nominale de 160 kW (150 hp) et prend en charge un courant de sortie continu de 171 A, avec une capacité de surcharge transitoire portée à 288 A. Le module Siemens SINAMICS s’intègre dans les architectures de contrôle moteur exigeant un fonctionnement en basse tension, avec une plage d’alimentation comprise entre 500 V et 690 V, tolérance de ±10 %, en triphasé. Ce module power module s’intègre également parmi d’autres modules de la gamme SINAMICS destinés à des applications de puissance variée. Ce power module basse tension s’inscrit ainsi dans une offre cohérente de variateurs industriels.

Ce module fait partie de la famille des unités contrôle moteur conçues pour piloter des moteurs asynchrones à induction. La fréquence de sortie s’étend de 0 à 550 Hz, ce qui permet de couvrir un large spectre d’applications, des convoyeurs aux pompes industrielles. La fréquence de découpage de 2 kHz reste cohérente avec les puissances élevées traitées par ce module Siemens. Ces applications industrielles bénéficient également de la robustesse du moteur asynchrone associé à ce module Siemens SINAMICS. Ces applications de variation de vitesse moteur illustrent la polyvalence des unités contrôle moteur de cette gamme, ces mêmes unités contrôle moteur pouvant être pilotées via un pupitre Siemens SIMATIC HMI.

Protection, filtre et sécurité intégrés

Le module intègre un filtre CEM de classe C, ce qui limite les perturbations électromagnétiques renvoyées sur le réseau d’alimentation. Ce filtre CEM contribue à la conformité des installations dans lesquelles le variateur Siemens SINAMICS est déployé, notamment en présence d’autres composants équipements sensibles au bruit électrique. La protection contre les défauts est assurée par une fonction STO (Safe Torque Off), certifiée SIL 3 selon IEC 61508 et PL e selon EN ISO 13849-1. Cette protection permet de couper le couple moteur en toute sécurité sans nécessairement isoler l’alimentation, ce qui simplifie l’intégration dans les chaînes de sécurité machine. Ce niveau de protection renforce la fiabilité globale des modules Siemens SINAMICS déployés sur des lignes de production sensibles. Cette protection contre les défauts s’ajoute au filtre CEM pour garantir un fonctionnement sûr des modules concernés, au bénéfice des composants équipements installés en aval.

Le module dispose également d’un hacheur de freinage intégré. Une resistance freinage externe reste néanmoins nécessaire pour dissiper l’énergie lors des phases de décélération ou de freinage, et cette resistance freinage doit être dimensionnée selon le profil de charge du moteur. La resistance freinage participe ainsi à la protection du moteur lors des cycles d’arrêt répétés, et le choix de cette resistance freinage influence directement la fiabilité du hacheur intégré. Le couplage bus DC est disponible, ce qui autorise la mise en commun de plusieurs modules Siemens sur un même bus de puissance, une configuration fréquente dans les applications multi-axes. La classe d’efficacité énergétique IE2 et un rendement annoncé à 99 % positionnent ce module parmi les solutions à faible dissipation thermique pour cette gamme de puissance.

Environnement d’installation et format

Le module Siemens SINAMICS se présente en format panel mount, avec un refroidissement par ventilateur. Ses dimensions, 100 cm de hauteur, 30,5 cm de largeur et 35,7 cm de profondeur, pour un poids de 113,1 kg, impliquent une intégration en armoire dédiée, avec une attention portée à la mise terre de l’ensemble et au conducteur ligne terre selon les prescriptions du tableau électrique. Une mise terre correctement réalisée conditionne également l’efficacité du filtre CEM associé au module. La mise terre du châssis participe également à la protection des personnes intervenant sur l’armoire électrique, et cette mise terre doit être vérifiée périodiquement dans le cadre de la maintenance préventive. L’indice de protection IP20 signifie que ce module reste réservé à une installation en armoire fermée, à l’abri des projections et des poussières grossières.

La température de fonctionnement est spécifiée entre -20 °C et 50 °C, ce qui couvre la plupart des ambiances industrielles rencontrées en atelier ou en salle technique. Le module Siemens trouve sa place dans les armoires de variation de vitesse installées en Amérique nord comme en Europe, la tension d’entrée acceptée (500 à 690 V) étant compatible avec plusieurs standards de réseau basse tension industriels. Cette compatibilité facilite le déploiement de ces modules aussi bien en Amérique nord que sur d’autres continents. Les installations basse tension d’Amérique nord bénéficient ainsi de la même souplesse d’intégration que celles d’Europe, ce qui explique la présence récurrente de ce module Siemens SINAMICS en Amérique nord.

Certifications et conformité réseau

Le module Siemens SINAMICS 6SL3210-1PH31-7CL0 est certifié UL, cUL, CE, C-Tick et EAC, ce qui facilite son déploiement dans des parcs machines destinés à l’export ou à des sites multi-pays. La certification SEMI F47 complète ce socle réglementaire pour les applications en environnement semi-conducteur, où les creux de tension réseau doivent être tolérés sans déclenchement intempestif. Le facteur de puissance de 0,9 associé à ce module contribue à limiter la consommation d’énergie réactive tirée du réseau, un point suivi par les responsables achats techniques lors du dimensionnement des installations basse tension. Ces mêmes applications en environnement semi-conducteur illustrent l’exigence de continuité de service attendue du réseau électrique.

Le filtre CEM intégré, de classe C, participe à la conformité électromagnétique de l’ensemble de l’installation. Ce filtre limite la propagation de perturbations vers d’autres équipements raccordés sur le même réseau électrique, un aspect à considérer lors de l’intégration dans des ateliers comportant plusieurs unités contrôle moteur en parallèle. Ce filtre reste par ailleurs un élément clé de la protection globale du réseau électrique de l’installation. La protection assurée par ce filtre bénéficie à l’ensemble des modules raccordés au même réseau.

Intégration dans une architecture SINAMICS

Ce module Siemens s’inscrit dans une architecture modulaire typique de la gamme SINAMICS, où le power module se combine avec d’autres éléments selon la configuration recherchée (module d’alimentation, module de sortie, filtre supplémentaire selon la taille FSG ou les tailles voisines FSD et FSE selon les gammes de puissance). Le choix de ce module de 160 kW s’adresse aux applications nécessitant un courant élevé en continu, avec une marge de surcharge de 200 % pour absorber les pics transitoires liés au démarrage de charges importantes. Ce module puissance FSD ou FSE, selon le calibre retenu, peut également voisiner avec des tailles FSF dans certaines configurations d’armoire, tandis que d’autres modules de la gamme SINAMICS couvrent les besoins de puissance inférieure ou supérieure. Le dimensionnement en taille FSF concerne notamment les paliers de puissance supérieurs, pour lesquels plusieurs modules doivent parfois être associés sur le même bus de puissance. La taille FSG reste ainsi complémentaire des tailles FSD, FSE et FSF au sein de cette architecture modulaire. Ce module puissance illustre la logique de dimensionnement par taille FSG retenue pour l’ensemble de la gamme, cette même taille FSG facilitant l’harmonisation des armoires équipées de plusieurs power module.

Pour les techniciens de maintenance, la présence du couplage bus DC et de la fonction STO facilite les opérations d’intervention sur des lignes comportant plusieurs axes motorisés. Les ingénieurs automaticiens retrouvent dans ce module Siemens SINAMICS une base cohérente avec les autres composants équipements de la gamme, ce qui simplifie la standardisation du parc de variateurs sur un site industriel. Ces composants équipements, associés aux unités contrôle moteur existantes, renforcent la cohérence globale du parc de modules installés.