6SL3210-1KE32-1AF1
Variateurs Siemens Sinamics G120

Présentation du variateur SINAMICS Siemens

Le variateur Siemens SINAMICS 6SL3210-1KE32-1AF1 équipe la gamme des solutions de variation de vitesse destinées aux applications de puissance moyenne à élevée. Ce module SINAMICS Siemens en taille Fsc pilote les moteurs asynchrones à induction avec une puissance nominale de 110 kW, soit 125 hp. Le variateur trouve sa place dans les installations industrielles nécessitant un contrôle moteur fiable, avec une tension d’alimentation comprise entre 380 V et 480 V et une tolérance de +10 % / -20 %. Le courant de sortie continu atteint 201 A, avec une capacité de surcharge de 150 % en régime transitoire, portant le courant à 328 A. Cette caractéristique de puissance nominale surcharge permet d’absorber les pics de charge ponctuels sans dimensionnement excessif du variateur. Ce variateur SINAMICS puissance nominale surcharge s’adresse ainsi aux exploitants recherchant une marge de fonctionnement sur le terrain sans sur-dimensionnement systématique, notamment lorsque les conditions de terrain imposent des à-coups de charge fréquents. Cette marge de fonctionnement s’avère particulièrement utile sur les sites de terrain où la charge varie fortement au cours du cycle de production.

Le format panel mount et le mode de refroidissement par ventilateur caractérisent ce variateur SINAMICS de taille Fsc. Le poids de 65,5 kg et les dimensions (70,8 cm de hauteur, 30,5 cm de largeur, 35,7 cm de profondeur) doivent être pris en compte lors de l’intégration en armoire électrique, cette taille imposant un espace de ventilation suffisant autour du variateur. Cette taille Fsc se distingue de la taille Fsd, également disponible dans la gamme Siemens SINAMICS pour des puissances différentes ; le passage d’une taille Fsc à une taille Fsd s’accompagne généralement d’une évolution du poids et de l’encombrement à anticiper dès la conception de l’armoire, chaque taille Fsd correspondant à une plage de puissance nominale distincte. Le choix entre une taille Fsc et une taille Fsd dépend ainsi directement de la puissance nominale requise par l’application. L’indice de protection IP20 impose une installation en environnement contrôlé, à l’abri des poussières et projections, ce niveau de protection étant adapté aux armoires électriques fermées installées en atelier ; ce degré de protection reste un critère déterminant lors du choix de l’emplacement d’installation, ce niveau de protection devant être complété par une protection externe adaptée en environnement poussiéreux.

Interfaces et communication industrielle

Le variateur SINAMICS Siemens prend en charge les protocoles PROFINET et Ethernet/IP, assurant l’intégration dans les architectures de terrain modernes. L’interface PROFINET permet une communication déterministe avec les automates de supervision, tandis que le Modbus RTU reste une option de raccordement pour les installations existantes ; cette interface Modbus RTU convient notamment aux sites disposant déjà d’une infrastructure de terrain hétérogène, et l’interface Modbus RTU facilite l’intégration progressive sans remplacer l’ensemble des automates existants. Ce choix entre PROFINET et Modbus RTU laisse à l’intégrateur la possibilité d’adapter le variateur aux automates de terrain déjà en service. Le protocole PROFIBUS DP demeure également pris en charge sur certaines configurations, offrant une compatibilité avec les réseaux de terrain DP déjà déployés sur les sites industriels ; cette interface DP constitue ainsi un pont vers les installations historiques. Les interfaces d’entrées/sorties comptent 6 entrées TOR, 2 sorties TOR, une entrée analogique, une sortie analogique et une sortie relais, ces entrées TOR permettant de raccorder capteurs et commandes locales directement sur le variateur, et le nombre d’entrées TOR disponibles couvre la majorité des besoins de câblage local ; ces mêmes entrées TOR peuvent également remonter des informations d’état vers la supervision. Cette classe interface offre une flexibilité de câblage pour le pilotage local ou distant, ainsi que pour le report d’états vers la supervision ; cette même classe interface facilite également le diagnostic à distance via les interfaces de communication embarquées.

Le variateur intègre un filtre CEM de classe A. Ce filtre intégré classe A limite les perturbations électromagnétiques émises vers le réseau, un point de vigilance pour toute installation raccordée à un réseau public de distribution basse tension. L’association nominale surcharge filtre intégré classe interface constitue un ensemble cohérent pour les besoins de conformité CEM en environnement industriel classique, ce filtre intégré classe interface participant à la stabilité électromagnétique globale de l’installation ; cette combinaison nominale surcharge filtre reste un critère de choix pour les intégrateurs soucieux de limiter les perturbations rayonnées, et cette même association nominale surcharge filtre intégré classe s’avère utile lors du raccordement à un réseau externe partagé avec d’autres équipements sensibles.

Fonctions de sécurité intégrées

Le variateur SINAMICS Siemens embarque la fonction safe torque off, conforme à la norme STO (Safe Torque Off). Cette fonction safe torque off répond aux exigences de sécurité machine sans recours à un dispositif de coupure externe supplémentaire, la fonction safe torque off pouvant être activée par une entrée dédiée sur le variateur. Le niveau de certification atteint SIL 2 selon la norme IEC 62061, ainsi que PL d, catégorie 3 selon ISO 13849-1. La fonction torque off s’intègre dans les chaînes de sécurité des lignes de production nécessitant un arrêt sécurisé du couple moteur sans coupure de l’alimentation de puissance ; cette fonction torque off reste compatible avec les architectures de sécurité déjà présentes sur le terrain, et cette même fonction torque off simplifie la conformité des installations existantes, cette fonction safe torque off pouvant par ailleurs être combinée à une protection externe complémentaire selon l’analyse de risque de la machine.

Le variateur ne dispose pas de résistance de freinage interne, mais le transistor de freinage est intégré. Une résistance externe peut être raccordée via les bornes du bus DC, offrant une solution adaptée aux applications avec freinage fréquent ou puissance de freinage élevée. Cette architecture laisse le choix du dimensionnement de la résistance externe selon le profil de charge de l’application, et permet de faire évoluer la puissance de freinage externe sans remplacer le variateur lui-même ; le recours à une résistance externe reste ainsi une option ouverte selon les contraintes de terrain rencontrées lors de l’installation.

Contrôle moteur et modes de fonctionnement

Le variateur SINAMICS Siemens propose plusieurs modes de contrôle moteur : V/f linéaire, V/f loi carrée, V/f paramétrable, V/f FCC (Flux Current Control), V/f ECO linéaire, V/f ECO loi carrée, ainsi que le contrôle vectoriel sans capteur (SLVC). Cette diversité de modes permet d’adapter le pilotage du moteur asynchrone à induction selon le type de charge : pompes, ventilateurs, convoyeurs ou applications à couple constant.

La fréquence de sortie maximale atteint 550 Hz en mode V/f et 240 Hz en mode contrôle vectoriel. La fréquence de découpage est fixée à 2 kHz. Cette fréquence de découpage influence le niveau de bruit acoustique moteur et les pertes de commutation du variateur, cette même fréquence pouvant être ajustée selon les contraintes acoustiques de l’application, cette fréquence de découpage restant un paramètre clé pour l’optimisation du fonctionnement moteur. Le choix de la fréquence de sortie et de la fréquence de découpage doit ainsi tenir compte à la fois du type de charge et de l’environnement acoustique de l’installation. Le régulateur PID intégré permet de piloter des boucles de régulation process directement depuis le variateur, sans recours à un automate externe pour les applications simples de régulation de débit ou de pression.

Environnement d’installation et certifications

Le variateur SINAMICS Siemens fonctionne dans une plage de température comprise entre -20°C et 40°C. Cette plage de température de fonctionnement doit être respectée pour garantir la fiabilité du variateur sur la durée. Le rendement énergétique atteint 99 %, avec un facteur de puissance de 0,95 et une classe d’efficacité énergétique IE2. Ces caractéristiques réduisent les pertes en ligne et contribuent à la maîtrise de la facture énergétique de l’installation.

Le variateur SINAMICS puissance nominale 110 kW dispose des certifications CE, UL, cUL, KC, EAC et RCM, couvrant les principales zones géographiques d’exploitation industrielle. Ces certifications facilitent l’intégration du variateur SINAMICS puissance dans des installations destinées à l’export ou soumises à des référentiels normatifs internationaux. Le service après-vente et le service technique associés au variateur SINAMICS Siemens reposent sur la disponibilité des pièces détachées et la documentation technique Siemens, un point de vigilance pour les responsables de maintenance en charge du parc de variateurs terrain ; ce service de maintenance conditionne la continuité d’exploitation sur le terrain, et ce même service technique reste accessible pour accompagner les interventions correctives sur site, ce service pouvant également orienter le choix d’une résistance externe complémentaire si besoin.

Le variateur SINAMICS taille Fsc s’intègre dans les armoires électriques dimensionnées pour ce format, en tenant compte du poids et du mode de refroidissement par ventilateur. La proposition commerciale en boîte ouverte ou reconditionnée permet d’accéder à ce variateur SINAMICS Siemens avec un contrôle qualité préalable, une option pertinente pour les achats techniques soumis à contrainte budgétaire tout en conservant les fonctions de sécurité et les interfaces de communication d’origine.