Un guide complet sur les variateurs de fréquence VFD

Cos'è il convertitore di frequenza VFD

Il convertitore di frequenza, noto anche come variatore di frequenza VFD (Variable Frequency Drive), è un dispositivo elettronico utilizzato per controllare la velocità e la coppia di un motore elettrico a corrente alternata (AC). Il suo scopo principale è quello di variare la frequenza e la tensione di alimentazione del motore, consentendo un controllo preciso sulla sua velocità di rotazione.

Un VFD funziona convertendo l'energia elettrica in ingresso, generalmente fornita dalla rete elettrica, in energia a corrente continua (DC) tramite un raddrizzatore. Successivamente, l'energia a corrente continua viene convertita in energia a corrente alternata di una frequenza e tensione desiderate utilizzando un inverter. L'inverter regola la frequenza e la tensione in uscita in base alle richieste di controllo del motore.

L'utilizzo di un VFD offre numerosi vantaggi. Innanzitutto, consente di regolare la velocità del motore in modo preciso e continuo, consentendo un controllo ottimale del processo o dell'applicazione. Inoltre, il VFD permette di avviare il motore in modo progressivo e controllato, riducendo l'usura meccanica e l'assorbimento di corrente di picco durante l'avvio. Inoltre, può contribuire al risparmio energetico, in quanto consente di ridurre la velocità del motore quando non è necessaria la piena potenza.

I VFD sono ampiamente utilizzati in diverse applicazioni industriali, come pompe, ventilatori, compressori e trasportatori, dove è richiesto un controllo preciso della velocità del motore.


Come funziona un azionamento a frequenza variabile VFD
Un azionamento a frequenza variabile (VFD) funziona controllando la velocità di rotazione di un motore a corrente alternata (AC) tramite la regolazione della frequenza e della tensione dell'alimentazione. Ecco come funziona generalmente un VFD:

Raddrizzatore: L'energia elettrica in ingresso al VFD, solitamente fornita dalla rete elettrica, passa attraverso un raddrizzatore che converte la corrente alternata (AC) in corrente continua (DC). Questo avviene utilizzando diodi o dispositivi di commutazione a semiconduttore come i tiristori.

Filtro DC: La corrente continua prodotta dal raddrizzatore può contenere componenti di disturbo. Per ridurre tali disturbi e ottenere una corrente continua più pulita, viene utilizzato un filtro DC per filtrare le armoniche e i picchi di tensione.

Inverter: La corrente continua filtrata viene quindi inviata all'inverter, che converte la corrente continua in corrente alternata (AC) regolabile. L'inverter utilizza transistor ad alta velocità o dispositivi di commutazione a semiconduttore come gli IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) per commutare rapidamente la corrente in uscita.

Controllo della frequenza: Il VFD regola la frequenza dell'alimentazione in uscita all'inverter in base alle richieste di velocità del motore. Ciò avviene regolando la frequenza dei segnali di controllo inviati all'inverter. Il VFD utilizza un microcontrollore o un'altra unità di controllo per monitorare le condizioni del motore e regolare la frequenza di uscita in base ai comandi ricevuti.

Controllo della tensione: Oltre alla frequenza, il VFD regola anche la tensione dell'alimentazione in uscita all'inverter. Questo viene fatto per mantenere una tensione adeguata al motore durante la variazione della frequenza, in modo da garantire un funzionamento stabile e sicuro.

Controllo del motore: Il VFD controlla il motore regolando la frequenza e la tensione dell'alimentazione in base alle richieste del sistema. Può essere programmato per fornire diverse modalità di controllo, come il controllo di velocità costante, il controllo di coppia costante o il controllo di posizione.

Protezioni e monitoraggio: Il VFD è dotato di funzioni di protezione e monitoraggio per garantire il corretto funzionamento del motore. Queste funzioni possono includere il monitoraggio delle correnti, delle temperature, delle tensioni e delle velocità del motore, nonché la protezione contro sovracorrenti, sovraccarichi, cortocircuiti e altre anomalie.

L'azionamento a frequenza variabile (VFD) è un dispositivo versatile e ampiamente utilizzato per il controllo preciso e efficiente dei motori a corrente alternata.


Come scegliere il convertitore di frequenza VFD
La scelta di un convertitore di frequenza (VFD) dipende da diversi fattori che devono essere presi in considerazione. Ecco alcuni punti da considerare quando si sceglie un VFD:

Potenza del motore: È importante conoscere la potenza nominale del motore a cui il VFD sarà collegato. Questa informazione è necessaria per assicurarsi che il VFD abbia la capacità di gestire la potenza richiesta dal motore. Assicurarsi che il VFD abbia una potenza nominale adeguata per evitare sovraccarichi o malfunzionamenti.

(3.7KW Variatore di frequenza, 7.5KW Variatore di frequenza)

Tensione di alimentazione: Verificare la tensione di alimentazione disponibile presso il sito di installazione. I VFD sono disponibili in diverse tensioni di alimentazione, come 230V, 400V o 690V. Scegliere un VFD che sia compatibile con la tensione di alimentazione disponibile per garantire un'installazione corretta.

Corrente nominale: La corrente nominale del VFD deve essere sufficiente per gestire la corrente richiesta dal motore. Verificare che la corrente nominale del VFD sia adeguata in base ai requisiti del motore.

Controllo della velocità: Determinare il tipo di controllo di velocità richiesto per l'applicazione. Alcuni VFD offrono semplicemente la regolazione della frequenza di uscita, mentre altri possono offrire funzionalità aggiuntive come il controllo di coppia o il controllo di posizione. Assicurarsi che le funzionalità di controllo del VFD siano adeguate alle esigenze specifiche dell'applicazione.

Ambiente di installazione: Considerare l'ambiente in cui verrà installato il VFD. Se l'installazione sarà in un ambiente particolarmente polveroso, umido o corrosivo, potrebbe essere necessario scegliere un VFD con un grado di protezione IP superiore per garantire un funzionamento affidabile e duraturo.

Interfaccia e comunicazione: Verificare le opzioni di interfacciamento e comunicazione offerte dal VFD. Alcuni VFD offrono opzioni di connettività come Modbus, Ethernet o altre reti di comunicazione che consentono il monitoraggio e il controllo remoto del VFD.

Affidabilità e brand: Considerare la reputazione del produttore del VFD. Scegliere un VFD da un produttore affidabile e rinomato può garantire un prodotto di qualità, un supporto tecnico adeguato e una maggiore affidabilità nel lungo periodo.

È sempre consigliabile consultare i dati tecnici forniti dal produttore del VFD e, se necessario, rivolgersi a un esperto o a un fornitore specializzato per ottenere una consulenza specifica in base alle esigenze dell'applicazione.

L'applicazione del convertitore di frequenza VFD
Il convertitore di frequenza VFD (Variable Frequency Drive) trova applicazione in una vasta gamma di settori e applicazioni che richiedono il controllo preciso della velocità di un motore a corrente alternata (AC). Ecco alcuni esempi comuni di applicazioni in cui i VFD sono utilizzati:

Industria manifatturiera: I VFD sono ampiamente utilizzati nell'industria manifatturiera per controllare la velocità dei motori utilizzati in macchine utensili, pompe, ventilatori, compressori, trasportatori di materiali e molti altri dispositivi. Ciò consente di adattare la velocità del motore alle varie esigenze di produzione e di ottimizzare l'efficienza energetica.

HVAC (Riscaldamento, Ventilazione e Condizionamento dell'Aria): I VFD sono utilizzati nei sistemi di climatizzazione per controllare la velocità dei motori delle pompe per l'acqua, dei ventilatori e degli aerogeneratori. Ciò permette di regolare il flusso d'aria e il raffreddamento in base alle esigenze, migliorando l'efficienza energetica e riducendo i consumi.

Settore navale: I VFD sono impiegati nelle navi per controllare la velocità dei motori elettrici utilizzati per la propulsione, i sistemi di pompaggio, i sistemi di ventilazione e altri dispositivi. Consentono di adattare la potenza del motore alle diverse situazioni operative, riducendo i consumi di carburante e migliorando il controllo delle prestazioni.

Energia rinnovabile: I VFD sono utilizzati nelle turbine eoliche e negli impianti solari per controllare la velocità dei generatori elettrici in modo da regolare la produzione di energia in base alle condizioni del vento o della luce solare. Ciò contribuisce a massimizzare l'efficienza di generazione e ad adattarsi alle variazioni delle condizioni ambientali.

Trasporti: I VFD trovano applicazione nei sistemi di trazione elettrica per treni, tram e metropolitane, consentendo un controllo preciso della velocità dei motori di trazione. Ciò permette una guida più fluida, una maggiore efficienza energetica e una riduzione dell'usura meccanica.

Settore minerario: I VFD sono utilizzati nelle applicazioni minerarie per controllare la velocità dei motori dei nastri trasportatori, dei mulini, dei compressori e di altri dispositivi utilizzati nelle operazioni di estrazione e lavorazione. Ciò consente un controllo preciso del flusso di materiale e l'ottimizzazione delle operazioni.

Questi sono solo alcuni esempi di applicazioni in cui i convertitori di frequenza VFD sono utilizzati. In generale, ovunque sia necessario controllare la velocità di un motore a corrente alternata in modo preciso e regolabile, i VFD possono offrire vantaggi significativi in termini di controllo, efficienza e affidabilità.