ATV320U22N4B
Variateurs Altivar 320

Un variateur de vitesse conçu pour les applications machines

Le variateur ATV320U22N4B appartient à la gamme Altivar machine ATV de Schneider Electric. Ce produit s’adresse aux intégrateurs et techniciens de maintenance qui recherchent un variateur de vitesse compact au format rail DIN, facile à intégrer dans une armoire électrique existante. Ce variateur de vitesse pilote des moteurs asynchrones et synchrones grâce à plusieurs modes de contrôle moteur, dont le contrôle vectoriel de flux sans capteur (SVC) et les lois V/f à 2 ou 5 points. La puissance nominale de 2.2 kW correspond à un courant de sortie continu de 5.5 A, avec une capacité de surcharge de 150 % permettant d’absorber les pics de charge transitoires typiques des applications de convoyage, pompage ou ventilation. Ce produit de la gamme Altivar machine ATV se distingue par sa polyvalence de montage. Ce produit Schneider Electric s’inscrit également dans une logique de standardisation pour les intégrateurs gérant plusieurs types de machines.

L’alimentation s’effectue en triphasé, avec un nombre de phases en entrée fixé à 3 et une tension d’entrée acceptée entre 323 V et 550 V, tolérance -15 % à +10 % comprise. Ce variateur de vitesse trouve sa place dans les installations industrielles alimentées en 380-480 V, sans nécessiter d’adaptation de tension supplémentaire. La gestion des phases d’entrée et la stabilité de la tension contribuent à la fiabilité globale du variateur de vitesse en exploitation continue. La cohérence entre le nombre de phases disponibles et le type de charge raccordée conditionne également la stabilité du variateur en régime permanent.

Entrées, sorties et régulation intégrées

Le variateur ATV320U22N4B équipe la gamme Altivar 320 d’un jeu complet d’entrées et sorties dédiées au pilotage de process. Ce variateur dispose de 7 entrées TOR, 3 sorties TOR, 3 entrées analogiques et 1 sortie analogique. La sortie analogique permet de renvoyer une image de la vitesse, du courant ou de toute autre grandeur process vers un automate ou un afficheur, ce qui facilite le diagnostic sur site. Cette sortie analogique peut également être recalibrée selon le type de grandeur analogique à transmettre. Chaque entrée analogique ou sortie analogique du variateur peut ainsi être configurée selon le besoin spécifique de l’application. Les 2 sorties relais complètent ce jeu d’entrées/sorties : la sortie relais commute des contacts secs utilisés typiquement pour signaler un défaut, un état de marche ou un seuil atteint. Chaque sortie relais logique configurable par logiciel impedance ohm resolution bits offre une souplesse de paramétrage appréciable lors de la mise en service, notamment pour adapter le comportement du variateur aux contraintes de l’installation. Ce relais configurable logiciel impedance figure parmi les produits de la gamme Altivar 320 les plus utilisés pour la remontée d’états vers un automate. La sortie relais commute également des charges de faible puissance directement, sans relais intermédiaire additionnel. Ce même relais peut par ailleurs être associé à un second relais pour sécuriser une chaîne de signalisation redondante.

Le régulateur PID intégré permet de piloter directement une boucle de régulation simple, comme un débit ou une pression, sans recourir à un automate externe pour cette fonction. Cette caractéristique réduit le nombre de composants nécessaires dans l’armoire et simplifie l’architecture de commande.

Communication et intégration réseau

Le variateur ATV320U22N4B communique via deux protocoles : CANopen et Modbus RTU. Le protocole CANopen s’utilise couramment dans les architectures machines multi-axes, tandis que Modbus RTU reste répandu dans les installations de supervision industrielle plus généralistes. Ce protocole de communication filaire simplifie l’intégration du variateur dans les architectures existantes. Le choix du protocole retenu dépend généralement du type d’automate déjà présent sur le site d’exploitation. Cette double compatibilité facilite l’intégration du variateur ATV320U22N4B dans des installations existantes, qu’elles soient pilotées par automate Schneider Electric ou par un système tiers compatible Modbus. Un module communication optionnel peut étendre les capacités réseau du variateur selon les besoins du projet, notamment pour ajouter un protocole supplémentaire ou renforcer la supervision à distance. L’ajout d’un module communication reste une option à valider selon l’architecture réseau ciblée, ce second module communication permettant par exemple de dialoguer avec un système de supervision distinct. Ce module communication additionnel s’installe généralement sans outil spécifique, ce qui simplifie sa mise en œuvre sur site.

Côté indication visuelle, le variateur ATV320U22N4B est équipé d’indicateurs LED uniquement ; un terminal d’affichage distant (référence VW3A1111), compatible avec les principes d’affichage Siemens SIMATIC HMI utilisés en supervision, peut être ajouté en option pour disposer d’un afficheur déporté. Un led rouge signale généralement un état de défaut sur ce type de produit, ce qui permet un diagnostic rapide sans outil de configuration supplémentaire. La combinaison canopen led rouge donne une indication immédiate de l’état de communication réseau lors des phases de mise en service ou de dépannage, et ce même signal canopen led rouge reste observable à distance via le terminal optionnel. Un second led rouge peut également signaler un défaut spécifique au module communication installé. Ces produits de la gamme Altivar partagent la même logique d’indicateurs, ce qui simplifie la formation des équipes de maintenance intervenant sur plusieurs sites.

Sécurité fonctionnelle et fiabilité en exploitation

Le variateur ATV320U22N4B intègre plusieurs fonctions de sécurité normalisées selon la norme IEC 61508, avec une certification SIL 3. La fonction STO (Safe Torque Off) SIL3 coupe le couple moteur sans coupure de l’alimentation de puissance, ce qui accélère les cycles de redémarrage après un arrêt de sécurité. La fonction STO répond ainsi aux exigences de la norme IEC 61800-5-2, tandis que les autres fonctions de sécurité s’appuient sur les mêmes principes normatifs IEC applicables aux variateurs de vitesse. Le variateur prend en charge également les fonctions SS1 (Safe Stop 1), SMS (Safe Maximum Speed), SLS (Safe Limited Speed) et GDL (Guard Door Locking). Ces fonctions couvrent un large éventail de besoins liés à la sécurité machine, en particulier sur les lignes nécessitant un accès opérateur en cours de production, comme les portillons de sécurité verrouillés (GDL). La fonction STO reste la fonction de sécurité la plus couramment activée lors de la mise en service, notamment pour sécuriser les interventions de maintenance sur l’axe moteur, et son câblage doit respecter les prescriptions de la norme IEC applicable à la sécurité fonctionnelle. La fonction STO peut par ailleurs être associée aux autres fonctions de sécurité IEC pour renforcer la protection globale de la machine. L’ensemble de ces fonctions STO et associées s’appuie sur des principes IEC communs, ce qui facilite leur validation lors de l’analyse de risque machine.

Sur le plan électromagnétique, le variateur embarque un filtre CEM intégré de classe C2, ce qui limite les perturbations émises vers le réseau et facilite la conformité CE de l’installation finale. La fréquence de découpage, fixée à 4 kHz, influence directement le bruit acoustique du moteur et les pertes de commutation dans le variateur ; ce paramètre de fréquence de commutation kHz reste ajustable selon le compromis recherché entre bruit audible et rendement énergétique. Le refroidissement par ventilateur assure la dissipation thermique du produit sur toute la plage de température de fonctionnement, de -10°C à 50°C, avec un indice de protection IP20 adapté à une installation en armoire électrique fermée.

Dimensions, format et critères de choix à l’achat

Au format rail DIN, le variateur ATV320U22N4B affiche des dimensions compactes : largeur hauteur profondeur de 6 x 32.5 x 24.5 cm, pour un poids de 3 kg. Ces valeurs de largeur hauteur profondeur permettent d’anticiper précisément l’espace nécessaire dans l’armoire électrique. Ce format facilite l’intégration dans des armoires électriques à encombrement réduit, un critère souvent décisif lors du choix d’un variateur vitesse de remplacement ou d’une extension de ligne, ce variateur vitesse compact restant apprécié pour les rétrofits. La fréquence de sortie s’étend de 0.1 Hz à 599 Hz, ce qui couvre la grande majorité des applications de variation de vitesse rencontrées sur moteur asynchrone ou synchrone en environnement industriel.

Pour le dimensionnement du câblage, les techniciens se réfèrent généralement aux sections normalisées Awg selon le courant de sortie continu du variateur et la longueur de câble entre variateur et moteur ; le tableau de correspondance Awg mm² reste un outil pratique pour ce dimensionnement, et la section Awg retenue conditionne la chute de tension admissible en sortie. Le respect de la section Awg recommandée limite également les risques d’échauffement anormal du câble en fonctionnement continu. Le choix entre câble type Pvc metal blindé ou non blindé dépend des contraintes CEM du site et de la proximité d’autres équipements sensibles aux perturbations conduites ou rayonnées ; un câble type Pvc metal blindé reste généralement recommandé à proximité d’équipements sensibles, et un câble type Pvc metal de qualité contribue à la durabilité globale de l’installation. Sur le plan du facteur de puissance, la charge relais inductive cos phi du moteur associé doit être prise en compte lors du réglage des paramètres du variateur, notamment pour le calcul du courant réactif consommé sur le réseau amont ; un cos phi mal évalué peut fausser ce calcul et pénaliser le rendement global de l’installation, et cette même charge relais inductive cos phi influence aussi le dimensionnement des protections amont. Ce type d’information intervient aussi dans le calcul de l’impedance ohm logique resolution bits utilisée pour paramétrer certaines entrées analogiques du variateur, ainsi que pour ajuster la mesure de température via une entrée analogique température dédiée sur certains modèles de la gamme Altivar 320. Cette même entrée analogique température permet de sécuriser le moteur contre les échauffements excessifs en fonctionnement prolongé.

Ce variateur de vitesse Schneider Electric s’intègre dans les installations déjà équipées d’automates ou de superviseurs compatibles CANopen ou Modbus RTU, sans nécessiter de passerelle supplémentaire dans la majorité des cas. Pour les projets de rétrofit, la compatibilité avec le bus DC des variateurs adjacents (couplage bus DC) permet de mutualiser l’énergie de freinage entre plusieurs axes, une caractéristique utile sur les lignes multi-moteurs où certains axes freinent pendant que d’autres accélèrent.