Convertitori di frequenza compatti a bassa tensione

Convertitori di Frequenza, che cosa sono?

I convertitori di frequenza compatti a bassa tensione, noti anche come VFD (Variable Frequency Drives) o inverter, sono dispositivi elettronici utilizzati per controllare la velocità e la coppia dei motori elettrici a corrente alternata (AC). Funzionano regolando la frequenza e la tensione dell'alimentazione elettrica fornita al motore. Ecco alcune caratteristiche principali e utilizzi di questi dispositivi:

Controllo della velocità

Permettono di regolare la velocità dei motori elettrici in modo continuo, migliorando l'efficienza energetica e adattando la velocità del motore alle esigenze specifiche dell'applicazione.

Risparmio energetico

Riducendo la velocità del motore quando non è necessaria la massima potenza, i convertitori di frequenza possono contribuire a ridurre il consumo energetico e i costi operativi.

Protezione del motore

Offrono funzionalità di protezione contro sovraccarichi, sovratensioni e surriscaldamenti, aumentando la durata dei motori elettrici.

Versatilità

Possono essere utilizzati in una vasta gamma di applicazioni industriali e commerciali, come pompe, ventilatori, compressori, nastri trasportatori e macchinari di produzione.

Compattezza

La versione compatta di questi dispositivi è progettata per essere utilizzata in spazi ristretti, facilitando l'installazione e l'integrazione in sistemi esistenti.

Bassa tensione

Sono specificamente progettati per funzionare con alimentazioni a bassa tensione (tipicamente al di sotto dei 1000V), rendendoli adatti per molte applicazioni industriali standard.

Dimensionamento corretto dell’inverter

Il dimensionamento corretto di un inverter per un motore elettrico è essenziale per garantire un funzionamento efficiente e affidabile del sistema. Ecco alcuni suggerimenti per il dimensionamento dell'inverter:

1. Conoscere le specifiche del motore

Potenza del motore: Verifica la potenza nominale del motore espressa in kilowatt (kW) o cavalli vapore (HP). L'inverter deve essere in grado di gestire almeno questa potenza.
Tensione nominale: Assicurati che l'inverter supporti la tensione di alimentazione del motore (ad es. 230V, 400V).
Corrente nominale: Controlla la corrente nominale del motore. L'inverter deve essere dimensionato per fornire almeno questa corrente.
Frequenza nominale: La maggior parte dei motori opera a 50 Hz o 60 Hz. Verifica che l'inverter possa operare a queste frequenze.

2. Considerare il carico del motore

Tipo di carico: Determina se il carico è costante o variabile. Carichi ad alto momento di inerzia (come ventilatori o pompe) possono richiedere un sovradimensionamento dell'inverter.
Avviamento e arresto: Se il motore deve essere avviato e arrestato frequentemente, scegli un inverter con funzionalità di controllo del ciclo di lavoro adeguate.

3. Controllo della velocità e della coppia

Range di velocità: Definisci il range di velocità richiesto per l'applicazione. L'inverter deve essere in grado di fornire una gamma di frequenze sufficiente a coprire queste velocità.
Controllo della coppia: Se l'applicazione richiede un controllo preciso della coppia, scegli un inverter con funzionalità avanzate di controllo della coppia.

4. Funzionalità di protezione

Protezione da sovraccarico: L'inverter deve avere protezioni contro sovraccarichi di corrente per evitare danni al motore e all'inverter stesso.
Protezione termica: Assicurati che l'inverter disponga di protezioni contro il surriscaldamento.
Protezione da cortocircuiti: Verifica che ci siano meccanismi per proteggere il sistema da cortocircuiti.

5. Condizioni ambientali

Temperatura ambiente: Considera la temperatura operativa dell'ambiente in cui sarà installato l'inverter. Se l'ambiente è particolarmente caldo o freddo, potrebbe essere necessario un inverter con un range di temperatura operativa esteso.
Umidità e polvere: Se l'inverter sarà installato in un ambiente polveroso o umido, scegli un modello con un adeguato grado di protezione IP.

6. Facilità di integrazione e configurazione

Compatibilità con il sistema esistente: Verifica che l'inverter sia compatibile con il sistema di controllo esistente (PLC, HMI, ecc.).
Funzionalità di comunicazione: Se necessario, scegli un inverter con capacità di comunicazione (Modbus, Profibus, Ethernet/IP, ecc.) per integrarsi con il sistema di automazione.

7. Fornitore e assistenza tecnica

Affidabilità del marchio: Scegli un inverter di un marchio affidabile con una buona reputazione sul mercato.
Supporto tecnico: Assicurati che il fornitore offra un adeguato supporto tecnico e servizi di assistenza post-vendita.

Metodo di Calcolo per il Dimensionamento di un Inverter per un Motore Elettrico

Il dimensionamento di un inverter per un motore elettrico richiede una serie di calcoli e considerazioni tecniche.

Raccogliere le Specifiche del Motore

Le specifiche del motore necessarie per il calcolo includono:

Potenza nominale (P): in kilowatt (kW) o cavalli vapore (HP).
Tensione nominale (V): in volt (V).
Corrente nominale (I): in ampere (A).
Frequenza nominale (f): in hertz (Hz).
Efficienza (η): generalmente un valore tra 0 e 1.
Fattore di potenza (cosφ): un valore tra 0 e 1 che rappresenta la fase tra tensione e corrente.

Calcolare la Potenza Apparente (S)

La potenza apparente si calcola utilizzando la seguente formula:

Calcolare la Corrente Nominale del Motore

Per un motore trifase, la corrente nominale può essere calcolata utilizzando la formula:

Determinare la Corrente dell'Inverter

L'inverter deve essere dimensionato per fornire almeno la corrente nominale del motore. Tuttavia, per garantire un margine di sicurezza e per considerare possibili sovraccarichi, si consiglia di aggiungere un fattore di sicurezza del 10-20%.

Verificare le Condizioni Ambientali

Se l'inverter opererà in condizioni ambientali difficili (alte temperature, polvere, umidità), potrebbe essere necessario sovradimensionarlo ulteriormente o scegliere un inverter con specifiche di protezione appropriate (es. grado IP).

Considerare il Tipo di Carico

Per carichi che richiedono un'alta coppia all'avviamento o carichi con alte inerzie, potrebbe essere necessario un inverter con una capacità di sovraccarico più alta.

Scelta dell'Inverter

Scegli un inverter che possa gestire almeno 29 A (arrotondando 28.96 A) e che sia compatibile con le altre specifiche del motore (tensione, frequenza). Assicurati che l'inverter abbia anche le funzionalità di protezione necessarie per l'applicazione specifica.