Nell'ambiente industriale altamente competitivo di oggi, l'ottimizzazione del consumo energetico e del controllo dei processi non è solo un vantaggio, ma una necessità. Al centro di questa trasformazione c'è un potente dispositivo: ilconvertitore di frequenza, noto anche come azionamento a frequenza variabile (VFD).
Aconvertitore di frequenza, comunemente indicato come azionamento a corrente alternata o azionamento a frequenza variabile (VFD), è un dispositivo elettronico di potenza avanzato progettato per controllare la velocità e la coppia di un motore a corrente alternata (CA). Ciò si ottiene variando la frequenza e la tensione della potenza fornita al motore. Nelle tradizionali applicazioni a velocità fissa, un motore collegato direttamente all'alimentazione principale funziona a velocità costante, spesso con conseguente notevole spreco di energia, soprattutto nei sistemi in cui il flusso o la pressione devono essere regolati da dispositivi meccanici come valvole o serrande.
Funzionamento di base Il funzionamento di base dell'azionamento a velocità variabile comprende un processo di cambio in due fasi.
Innanzitutto, la potenza CA a frequenza fissa in ingresso (ad esempio, 50/60 Hz) viene convertita in corrente continua (CC) da un componente chiamato raddrizzatore. La potenza CC viene quindi livellata e filtrata prima di essere "invertita" nuovamente in potenza CA dalla sezione inverter.
Ancora più importante, la frequenza e la tensione di questa nuova uscita CA possono essere controllate con precisione dal microprocessore dell'inverter. Questa caratteristica consente all'operatore di adattare con precisione la velocità del motore ai requisiti del processo, il che costituisce la pietra angolare del suo potenziale di risparmio energetico.
Raddrizzatore: converte l'ingresso CA trifase o monofase in CC.
Bus CC (con filtro): alimentazione CC che utilizza condensatori e induttori per immagazzinare e agevolare la transizione.
Convertitore di frequenza: il nucleo del convertitore di frequenza. I transistor bipolari a gate isolato (IGBT) vengono utilizzati per accendere e spegnere l'alimentazione CC a una frequenza molto elevata.
Unità a microprocessore (MPU): Il cervello che controlla l'intera operazione, esegue l'algoritmo di controllo ed elabora i segnali provenienti dall'unità di rilevamento.
Interfaccia di controllo: consente l'impostazione dei parametri, il monitoraggio e l'integrazione in un sistema di controllo più ampio.
Notevole risparmio energetico (20-50%):Questo è il più grande vantaggio dei carichi centrifughi come ventilatori e pompe. La legge di affinità afferma che la potenza consumata da una pompa o da un ventilatore è proporzionale al cubo della sua velocità. Una riduzione del 20% della velocità riduce il consumo energetico di quasi il 50%. Gli azionamenti SPX utilizzano algoritmi avanzati per adattare la potenza del motore alla precisa richiesta di carico in tempo reale.
Controllo preciso del processo:Oltre alle semplici variazioni di velocità, la modalità di controllo vettoriale consente una regolazione precisa di velocità e coppia. Ciò migliora la qualità del prodotto, stabilizza le linee di produzione e riduce gli sprechi in settori come quello tessile, della lavorazione meccanica e dell’imballaggio.
Ridotto stress meccanico e manutenzione:Gli azionamenti a frequenza variabile forniscono un avvio graduale per aumentare gradualmente la velocità del motore. Ciò elimina le elevate correnti di spunto per l'avviamento diretto in linea (sollecitando l'impianto elettrico) e previene improvvisi sbalzi di coppia che possono usurare cinghie, ingranaggi e cuscinetti. Evita inoltre il dannoso effetto “colpo d'ariete” negli impianti di pompaggio.
Durata estesa dell'apparecchiatura:Facendo funzionare il motore in condizioni controllate, evitando sovraccarichi termici, stress elettrici e shock meccanici, il VFD prolunga significativamente la vita del motore e delle apparecchiature azionate.
Sistemi HVAC:Controlla la velocità della ventola nelle unità di condizionamento dell'aria e la velocità della pompa nei sistemi di acqua calda/fredda per un controllo climatico ottimale e la massima efficienza energetica negli edifici commerciali.
Trattamento delle acque e delle acque reflue:Regola la velocità delle pompe nei sistemi di filtrazione, ventilazione e dosaggio per rispondere alle mutevoli esigenze, garantendo la stabilità del processo e riducendo al minimo il consumo di energia.
Movimentazione dei materiali:Fornisce accelerazione e decelerazione fluide per trasportatori, gru e ascensori, migliorando la sicurezza, la precisione di posizionamento e riducendo le fuoriuscite di prodotto.
Macchine utensili e produzione:Forniscono un controllo preciso della velocità del mandrino per centri di lavoro, coordinano il movimento per linee di produzione automatizzate e migliorano la qualità e la resa del prodotto.
Energia rinnovabile:Massimizzare l’uso dell’energia eolica come componente chiave in sistemi come le turbine eoliche.
