Séance 1 – Variateurs de Vitesse | BTS Électrotechnique

🎬 Vidéo de mise en situation

Regardez attentivement cette vidéo avant de commencer la séance. Elle sera le support du QCM Pronote.

📋 QCM Pronote – Consignes

①

Regarder la vidéo ci-dessus en entier

②

Se connecter à Pronote avec vos identifiants

③

Ouvrir le QCM « Variateurs de Vitesse – S1 »

④

Répondre aux 20 questions (1 seule bonne réponse)

⑤

Valider avant la fin de la séance

⚠️ Travail strictement individuel. Toute aide extérieure ou consultation de camarade pendant le QCM est interdite.

🎯 Objectifs de la séance

🔌

But

Découvrir le variateur de vitesse et son câblage

⏱️

Durée

4 heures (dont QCM en début de séance)

👥

Organisation

Binôme (XRelais) + câblage réel

📚

Prérequis

Notions de base en électricité, lecture de schéma

📑 Sommaire de la fiche TP

Rappels sur le moteur asynchrone triphasé
Présentation du variateur de vitesse (votre groupe)
Protections électriques et réseau
Activité XRelais – schéma puissance et commande → Onglet 2
Câblage réel sur maquette
Activité bonus – exploration des menus et plaque moteur

🔧 Les trois variateurs de l'atelier

Altivar 11 (ATV11)

Groupe A – Variateur d'entrée de gamme

Alimentation : monophasé 200–240 V
Puissance : 0,18 à 2,2 kW
Afficheur 7 segments + 3 boutons
Potentiomètre interne intégré
Entrées logiques : LI1 à LI4
Commande locale ou par bornier

📄 Manuel ATV11 🔒 Télécharger TP ATV11

Altivar 18 (ATV18)

Groupe B – Variateur intermédiaire

Alimentation : mono ou triphasé 200–240 V
Puissance : 0,18 à 15 kW
Afficheur 7 segments + 4 boutons
Commande uniquement par bornier
Entrées logiques : LI1 à LI5
Relais de défaut intégré

📄 Manuel ATV18 🔒 Télécharger TP ATV18

Altivar 31 (ATV31)

Groupe C – Variateur avancé

Alimentation : mono ou triphasé 200–240 V / 380–500 V
Puissance : 0,18 à 15 kW
Afficheur 4 digits + 4 boutons
Commande locale, bornier, Modbus, CANopen
Entrées logiques : LI1 à LI6
Niveaux d'accès configurables

📄 Manuel ATV31 🔒 Télécharger TP ATV31

🎬 Aide – Créer une librairie personnelle de symboles dans WinRelais

Cette vidéo explique pas à pas comment créer votre dossier sym_personnel, vos sous-dossiers de symboles .xsy et les affecter au dossier D4 dans XRelais.

📝 Résumé de la vidéo – Points clés

00:00Partie 1/2 – Structure des librairies : Le dossier racine des librairies contient tous les dossiers sym_xxx installés d'origine (sym_armoire, sym_electrotech…).
00:21Créer la librairie personnelle : Créer un dossier nommé sym_personnel dans le dossier racine des librairies. Tout nom au format sym_xxx est autorisé.
00:26Créer les sous-dossiers : Dans sym_personnel, créer des sous-dossiers thématiques (ex : perso_Variateurs). Tous les noms sont autorisés.
00:33Fichiers symboles : Chaque symbole est un fichier d'extension .xsy. Tous les noms de fichiers sont autorisés.
00:44Partie 2/2 – Affectation au dossier D4 : Dans XRelais, ouvrir Chercher un symbole, puis sélectionner le dossier D4.
01:02Librairie+ : Cliquer sur Librairie+ pour ouvrir la fenêtre de configuration des dossiers D1 à D4.
01:11Glisser-déposer : Faire un glisser/déposer de sym_personnel vers le slot D4, puis valider avec OK.
01:31Vérification : Retourner dans Chercher un symbole → D4 : vos sous-dossiers et l'aperçu de vos symboles apparaissent.

👥 Organisation du travail en binôme

Vous travaillez en binôme. Répartissez-vous les tâches dès le début de la séance. Les deux parties sont complémentaires et devront être assemblées en fin de séance.

👤 Étudiant A

🎨 Création du symbole Variateur

Regarder la vidéo ci-dessus (librairie personnelle)
Créer le dossier sym_personnel dans le répertoire racine des librairies XRelais
Créer le sous-dossier perso_Variateurs dans sym_personnel
Ouvrir WinSymbole, dessiner le symbole du variateur (bornes R/S/T en entrée, U/V/W en sortie, bornes de commande LI1…)
Enregistrer le symbole au format .xsy dans le dossier créé
Affecter la librairie personnelle au dossier D4 via Chercher un symbole → Librairie+ (glisser-déposer)
Vérifier l'aperçu du symbole dans XRelais

📌 Appuyez-vous sur la documentation PDF de votre variateur pour identifier toutes les bornes à représenter.

👤 Étudiant B

📐 Schéma global de l'armoire électrique

Créer un nouveau fichier XRelais avec au minimum 3 folios : Puissance, Commande, Borniers
Folio 1 – Puissance : placer le disjoncteur général, le sectionneur, le contacteur éventuel, laisser un emplacement pour le variateur
Folio 2 – Commande : dessiner l'alimentation 24V DC, le bouton marche/arrêt, et les entrées logiques du variateur
Respecter les couleurs de conducteurs (voir section ci-dessous)
Numéroter les fils et repérer les bornes
Folio 3 – Borniers : générer le bornier via Optimisation → Générer le bornier

📌 Laisser une zone réservée sur le folio puissance pour y insérer le bloc variateur créé par Étudiant A.

🔄 Point de synchronisation : À mi-séance, les deux étudiants se rejoignent. Étudiant A insère son symbole variateur dans le schéma d'Étudiant B. Les deux vérifient ensemble la cohérence du schéma (bornes, repérages, couleurs).

🛡️ Protections électriques dans une armoire industrielle NF EN 60204-1

Toute armoire électrique industrielle doit intégrer des protections adaptées aux risques. La norme de référence est la NF EN 60204-1 (Sécurité des machines – Équipements électriques des machines), complétée par la NF C 15-100 pour les installations BT.

🔴 Disjoncteur général (Q0)

Assure la protection contre les surcharges et les courts-circuits sur l'ensemble de l'armoire. Permet la coupure de l'alimentation générale en toute sécurité (fonction sectionnement).

NF EN 60204-1 §5.3 – IEC 60947-2

🟠 Disjoncteur moteur (Q…)

Protège individuellement chaque moteur contre les surcharges thermiques et les courts-circuits. Calibré selon l'intensité nominale moteur (In). Peut remplacer le disjoncteur + relais thermique.

NF EN 60947-4-1 – NF EN 60204-1 §7.3

🔵 Relais thermique (F…)

Protège le moteur contre les surcharges prolongées (échauffement). Réglé entre 0,9 × In et 1,0 × In. Associé au contacteur dans un départ moteur classique.

NF EN 60947-4-1

🟣 Fusibles (F…)

Protection rapide contre les courts-circuits, notamment sur les circuits de commande et les alimentations 24V. Calibre adapté au circuit à protéger.

NF EN 60269 – IEC 60127

🔴 Arrêt d'urgence (S0)

Obligatoire. Bouton coup de poing rouge/jaune. Doit couper toutes les alimentations dangereuses. Réarmement volontaire uniquement (à clé ou déverrouillage manuel).

NF EN ISO 13850 – NF EN 60204-1 §10.7

🟠 Parafoudre / Parasurtenseur (T…)

Protège l'armoire contre les surtensions transitoires dues à la foudre ou aux manœuvres réseau. Recommandé en tête d'armoire industrielle.

NF EN 61643-11 – IEC 61643

⚡ Protections spécifiques avec un variateur de vitesse

Pas de relais thermique entre le variateur et le moteur : le variateur assure lui-même la protection thermique du moteur par calcul interne.
Disjoncteur en amont du variateur : calibré selon les recommandations du fabricant (souvent 1,3 à 1,5 × In variateur), courbe D ou C.
Filtre CEM en amont (si non intégré) : réduit les perturbations électromagnétiques émises par le variateur vers le réseau.
Résistance de freinage externe (si besoin) : avec son propre thermostat de protection thermique câblé en sécurité.
Câble moteur blindé obligatoire : le blindage doit être raccordé à la terre CEM aux deux extrémités (collier de masse 360°).
Ne jamais intercaler de contacteur ou fusibles entre la sortie variateur et le moteur sans l'accord du fabricant.

🎨 Couleurs des conducteurs IEC 60446 NF EN 60204-1

Le repérage des conducteurs par la couleur est encadré par la norme IEC 60446 / NF EN 60446. Certaines couleurs sont obligatoires, d'autres sont conseillées par la norme ou conventionnelles (usage professionnel courant).

⚡ Circuits de puissance

Conducteur	Couleur	Statut	Remarque
Phase L1	Noir	Conseillé	Ou Marron, ou Gris selon IEC 60446
Phase L2	Marron	Conseillé	Ou Noir, ou Gris
Phase L3	Gris	Conseillé	Ou Noir, ou Marron
Neutre (N)	Bleu clair	Obligatoire	IEC 60446 – Ne jamais utiliser le bleu clair pour autre chose
Terre (PE)	Vert / Jaune	Obligatoire	Bicolore exclusivement réservé au conducteur de protection

🔁 Circuits de commande CA (230 V ou 24 V AC)

Conducteur	Couleur	Statut	Remarque
Alimentation commande (côté "phase")	Rouge	Conseillé	NF EN 60204-1 §14 – usage français très répandu
Retour commande (côté "commun" – transfo isolement)	Noir	Conseillé	Le circuit de commande est alimenté via un transformateur d'isolement → le secondaire est un circuit flottant (neutre fictif, non raccordé au réseau). Le retour n'est pas un neutre → le bleu clair est interdit ici. Couleur correcte : Noir (NF EN 60204-1 §14.2).
⚠️ Neutre réseau direct (N) (cas rare en commande industrielle)	Bleu clair	Obligatoire	Uniquement si le conducteur est physiquement le neutre du réseau (N). Dans ce cas seulement, le bleu clair est obligatoire (IEC 60446). Ne pas confondre avec le retour d'un circuit isolé.

🔋 Circuits de commande CC (24 V DC)

Conducteur	Couleur	Statut	Remarque
+ 24V DC	Rouge	Conseillé	Convention professionnelle très répandue en France
0V (commun)	Noir ou Bleu	Convention	Bleu si le 0V est relié au neutre, Noir sinon

🌀 Spécificités câblage variateur

Liaison	Couleur	Statut	Remarque
Alimentation entrée variateur (R/S/T)	Noir / Marron / Gris	Conseillé	Câble puissance standard
Sortie moteur (U/V/W)	Noir / Marron / Gris	Conseillé	Câble blindé obligatoire – colliers de masse aux 2 extrémités
Référence vitesse analogique (+)	Rouge ou Violet	Convention	Signal 0–10V ou 4–20mA
Référence vitesse analogique (−)	Noir ou Bleu	Convention	0V de référence analogique
Entrées logiques (LI…)	Gris ou Orange	Convention	RUN, sens de rotation, vitesses présélectionnées…
Sortie relais / sorties logiques	Gris	Convention	Défaut variateur, fin de course…
Blindage câble moteur	Vert / Jaune	Obligatoire	Raccordé sur la barre de terre CEM (collier 360°)

⚠️ Règles absolues : Le vert/jaune est exclusivement réservé à la terre PE — ne jamais l'utiliser pour autre chose. Le bleu clair est réservé au neutre. Toute autre couleur doit être cohérente avec le schéma et documentée. En cas de doute, le cahier des charges du client est prioritaire.