ATV320U02M2B
Variateurs Altivar 320

Présentation du variateur ATV320U02M2B

Le variateur ATV320U02M2B appartient à la gamme Altivar 320 de Schneider Electric. Ce variateur de vitesse compact, au format rail DIN, équipe la gamme des applications nécessitant un contrôle moteur précis en puissance nominale de 0,18 kW. Le produit s’intègre dans des armoires électriques de faible encombrement grâce à ses dimensions réduites : largeur 4,5 cm, hauteur 32,5 cm, profondeur 24,5 cm, pour un poids de 2,4 kg. La largeur hauteur profondeur du boîtier permet une installation en configuration serrée, plusieurs variateurs ATV pouvant être juxtaposés sur un même rail ; cette largeur hauteur profondeur reste un critère déterminant pour les concepteurs d’armoires compactes. Ce variateur ATV320U02M2B se distingue des autres références ATV de la gamme par son format compact adapté aux armoires restreintes, une caractéristique que d’autres produits ATV de gamme équivalente ne proposent pas toujours. Ce produit Schneider Electric illustre ainsi la recherche de compacité propre à la gamme Altivar.

Alimenté en monophasé, le variateur ATV320U02M2B accepte une tension d’entrée comprise entre 200 V et 240 V, avec une tolérance de -15 % à +10 %. Le refroidissement naturel, sans ventilateur, réduit les points de maintenance mécanique. L’indice de protection IP20, ce degré protection correspondant à une installation en armoire fermée, à l’abri des projections directes ; ce degré protection reste néanmoins à vérifier selon l’environnement d’installation retenu, ce degré protection conditionnant également le choix de l’enveloppe de l’armoire.

Contrôle moteur et pilotage de la vitesse

Le variateur ATV320U02M2B prend en charge plusieurs modes de contrôle moteur : V/f 2 points, V/f 5 points, V/f quadratique pour l’économie d’énergie, ainsi que le contrôle vectoriel sans capteur (sensorless flux vector) pour les moteurs asynchrones. Une fonction sensorless vector control dédiée aux moteurs synchrones à aimants permanents complète l’offre. Ce variateur ATV pilote donc aussi bien des moteurs asynchrones classiques que des moteurs synchrones, ce qui élargit son champ d’application en environnement industriel. Ce variateur vitesse s’adapte ainsi à des applications variées, qu’il s’agisse de moteurs IEC standards ou de motorisations plus spécifiques, ce variateur vitesse restant compatible avec les référentiels IEC les plus courants.

La fréquence de sortie s’étend de 0,1 Hz à 599 Hz, avec une fréquence de découpage de 4 kHz. Cette plage de fréquence permet d’ajuster finement la vitesse moteur selon les besoins de l’application, du régime lent au régime rapide, cette même fréquence conditionnant directement la réactivité de la boucle de vitesse. Le courant de sortie continu atteint 1,5 A, avec un courant transitoire de 2,3 A et une capacité de surcharge de 150 %, ce qui autorise des pointes de charge ponctuelles sans déclenchement de protection en sortie. Cette sortie de puissance reste surveillée en continu afin de préserver l’intégrité du variateur. La tension sortie du variateur ATV320U02M2B s’ajuste automatiquement selon la loi de commande sélectionnée, en cohérence avec la tension d’alimentation disponible ; cette tension sortie reste surveillée en permanence par l’électronique de puissance, et cette tension sortie participe directement à la stabilité de la vitesse moteur délivrée. Le régulateur PID intégré facilite les boucles de régulation de process, notamment pour les applications de pompage ou de ventilation où la précision de vitesse conditionne le rendement énergétique global. Le cos phi du moteur est pris en compte dans les calculs de dimensionnement électrique, un paramètre relais inductive cos phi à vérifier lors du paramétrage initial du variateur de vitesse, ce cos phi influençant également le choix des protections en amont ; ce cos phi doit ainsi être confirmé avant la mise en service définitive.

Fonctions de sécurité et conformité

Le variateur ATV320U02M2B intègre plusieurs fonctions de sécurité directement dans son électronique de puissance. La fonction STO (Safe Torque Off) coupe le couple moteur sans coupure de l’alimentation de puissance, conformément aux exigences SIL 3 selon la norme IEC 61508 et PLe/Cat 3 selon l’IEC 13849-1. Cette fonction sécurité safe torque off, également désignée STO, s’accompagne d’autres modes : SS1 (Safe Stop 1) pour un arrêt contrôlé, SLS (Safe Limited Speed) pour la limitation de vitesse en zone dangereuse, SMS (Safe Maximum Speed) pour le plafonnement de vitesse, et GDL (Guard Door Locking) pour le verrouillage de porte de protection. La fonction guard door locking et la fonction safe maximum speed permettent de sécuriser des cellules robotisées ou des machines à accès fréquent sans recourir à un contacteur de sécurité externe, la fonction STO restant le socle de ces dispositifs de sécurité intégrés ; cette fonction STO demeure ainsi la référence des architectures de sécurité machine. La fonction STO du variateur ATV320U02M2B peut être activée directement depuis les entrées TOR dédiées, sans matériel de sécurité supplémentaire. Cette fonction sécurité, disponible en standard, évite le recours à un module de sécurité externe pour les architectures les plus simples, la fonction guard door locking pouvant compléter ce dispositif sur les machines à portillon, cette fonction sécurité additionnelle renforçant la protection des zones d’accès.

Ces certifications de sécurité positionnent le variateur ATV320U02M2B comme une solution adaptée aux machines soumises à l’analyse de risque selon la directive machines. Le variateur dispose également des certifications CE, ATEX, NOM, EAC, RCM, UL et CSA, ce qui facilite son intégration dans des parcs machines à vocation internationale, chez des intégrateurs travaillant notamment avec les solutions Schneider Electric. Ces certifications, conformes aux référentiels IEC applicables, renforcent la confiance des intégrateurs dans le déploiement du variateur ATV sur des sites multiples, ces mêmes référentiels IEC servant de base aux audits de conformité machine.

Communication et intégration réseau

Le variateur ATV320U02M2B communique en Modbus RTU et en CANopen, deux protocoles largement répandus en automatisme industriel. Un protocole PROFIBUS DP peut également être pris en charge via un module communication dédié, pour les architectures reposant sur du PROFIBUS DP existant ; ce module communication PROFIBUS DP s’ajoute alors aux protocoles natifs déjà embarqués, ce module communication supplémentaire restant optionnel selon les besoins du réseau PROFIBUS DP en place. Cette communication Modbus canopen native permet un dialogue direct avec un automate sans module communication additionnel pour ces deux protocoles, cette communication Modbus canopen simplifiant d’autant le câblage réseau. Le CANopen embarqué autorise le raccordement à un réseau de terrain existant, avec remontée des paramètres de fonctionnement, des défauts et des consignes de vitesse depuis la supervision, ce réseau CANopen facilitant la synchronisation de plusieurs axes. La supervision peut ainsi s’appuyer sur un pupitre Siemens SIMATIC HMI pour l’affichage centralisé des états du variateur ATV320U02M2B au sein d’une ligne multi-automates.

L’afficheur du variateur repose sur trois LED indicatrices, complétées si besoin par un terminal graphique optionnel référencé VW3A1101 pour un paramétrage local plus détaillé. Le variateur dispose de 7 entrées TOR, 3 sorties TOR, 3 entrées analogiques, 1 sortie analogique et 2 sorties relais, ce qui offre une base d’entrées/sorties suffisante pour piloter des capteurs de fin de course, des consignes analogiques de vitesse ou des retours d’état vers l’automate. La sortie relais sert par exemple à reporter un défaut ou un état de marche vers un voyant ou une alarme de supervision, cette sortie relais pouvant également commander un contacteur auxiliaire externe ; chaque sortie relais reste dimensionnée pour ce type d’usage de signalisation.

Le couplage bus DC, disponible sur ce modèle, permet de mutualiser l’énergie de freinage entre plusieurs variateurs installés sur une même ligne, une configuration utile en présence de plusieurs axes moteur travaillant en cycle simultané.

Filtrage CEM et paramétrage logiciel

Le variateur ATV320U02M2B embarque un filtre CEM intégré de classe C2, qui limite les perturbations électromagnétiques émises vers le réseau d’alimentation. Ce filtre cem intégré simplifie l’installation en armoire, sans câblage de filtre externe supplémentaire, et facilite la conformité CEM du système complet en réduisant les émissions conduites vers le réseau amont ; ce filtre cem contribue ainsi à limiter les perturbations transmises aux équipements voisins, et ce filtre cem évite le recours à un filtre additionnel dans la majorité des installations standards.

Le paramétrage du variateur ATV320U02M2B s’effectue via un logiciel dédié, qui permet une configuration logiciel impedance ohm des paramètres moteur, notamment lorsque les caractéristiques exactes du moteur ne sont pas connues à l’avance. Cette configurable logiciel impedance s’appuie sur une résolution fine des paramètres internes, avec une impedance ohm resolution bits qui garantit un ajustement précis du modèle moteur utilisé pour le contrôle vectoriel sans capteur, cette impedance ohm resolution facilitant l’identification automatique du moteur raccordé ; cette même impedance ohm resolution bits participe à la qualité du modèle moteur reconstruit. Ce paramétrage inclut également une configurable durabilite électrique des contacts relais, à prendre en compte pour anticiper la maintenance des sorties relais, cette configurable durabilite électrique conditionnant la fréquence des opérations de contrôle, et cette configurable durabilite électrique reste un critère de choix pour les applications à cyclage fréquent. Cette précision de paramétrage contribue à la stabilité de la boucle de régulation de vitesse, en particulier sur les moteurs synchrones où le modèle électrique doit être correctement identifié pour un fonctionnement sans capteur de position.

La température de fonctionnement admise s’étend de -10 °C à 50 °C, ce qui couvre la majorité des environnements d’armoire électrique classiques en atelier ou en local technique. Le mode de refroidissement naturel, sans ventilateur, réduit les besoins de maintenance préventive liés à l’encrassement des grilles de ventilation.

Domaines d’application

Le variateur ATV320U02M2B trouve sa place dans les applications de convoyage léger, de pompage, de ventilation ou d’axes de petite puissance nécessitant un contrôle précis de la vitesse moteur. Sa puissance nominale de 0,18 kW (0,25 hp) le destine aux machines de faible puissance où la compacité et l’intégration des fonctions de sécurité priment sur la puissance brute délivrée. Ce variateur vitesse convient aux OEM qui recherchent une solution standardisée, compatible avec plusieurs types de moteurs IEC, asynchrones comme synchrones, sans changer de référence produit selon le type de motorisation retenu.

En environnement multi-axes, le couplage bus DC et la communication CANopen facilitent la coordination de plusieurs variateurs pilotés depuis un même automate, avec un seul point de programmation pour l’ensemble de la ligne. Le variateur ATV320U02M2B s’adresse ainsi aux intégrateurs de machines compactes qui doivent répondre simultanément aux exigences de sécurité machine, de compatibilité CEM et de communication réseau, sans multiplier les composants périphériques.