Quali caratteristiche del motore devono essere considerate quando si seleziona un convertitore di frequenza?

Selezionando il diritto Azionamento CA (noto anche come azionamento a frequenza variabile o VFD) è un passaggio fondamentale nell'ottimizzazione di qualsiasi sistema azionato da motore. Le prestazioni dell'unità sono intrinsecamente legate al motore che controlla, pertanto una conoscenza approfondita delle caratteristiche del motore è assolutamente essenziale per il corretto abbinamento, l'efficienza e la longevità del sistema.

Ecco le principali caratteristiche del motore che devono essere rigorosamente considerate nella scelta di un Azionamento CA :

1. Tipo di motore e servizio nominale

La natura fondamentale del motore determina le capacità di controllo del convertitore e le prestazioni richieste:

• Tecnologia del motore (a induzione vs. sincrona):

  • Motori a induzione: Il tipo più comune. I motori a induzione standard possono essere adatti per applicazioni semplici e con carico leggero. Tuttavia, per un controllo preciso o un funzionamento a bassa velocità con coppia costante, an motore per servizio inverter è spesso richiesto. Questi motori sono dotati di isolamento e raffreddamento migliorati per resistere alla commutazione ad alta frequenza e ai picchi di tensione generati dal convertitore di frequenza (controllo PWM).

  • Motori sincroni/a magneti permanenti: Questi richiedono algoritmi di controllo più avanzati (spesso controllo vettoriale) dal convertitore di frequenza per gestire velocità e coppia precise senza "slittamento". L'azionamento deve essere dimensionato specificatamente per questo tipo di motore.

• Grado di isolamento: La classe di isolamento del motore (ad esempio NEMA/IEC) deve essere in grado di tollerare i picchi di tensione e il contenuto armonico prodotti dal convertitore di frequenza. L'utilizzo di un motore non classificato con inverter con un azionamento moderno può portare a guasti prematuri del motore.

• Custodia e raffreddamento: I motori standard raffreddati con ventola perdono capacità di raffreddamento alle basse velocità. Per le applicazioni continue, a bassa velocità e a coppia costante, la combinazione convertitore/motore deve tenerne conto, spesso richiedendo un motore dedicato motore per servizio inverter con una ventola indipendente o un azionamento che limita il funzionamento a bassa velocità.

2. Valori elettrici e compatibilità

La corrispondenza con le specifiche elettriche principali non è negoziabile per la sicurezza e il funzionamento:

• Tensione e potenza nominale (HP/kW): La tensione nominale e la potenza nominale dell'inverter devono corrispondere o superare i valori nominali della targa del motore. La capacità di corrente di uscita dell'azionamento è in genere il fattore più critico, poiché deve gestire quella del motore corrente a pieno carico (FLA) .

• Ampere a pieno carico (FLA): La corrente nominale continua del convertitore deve essere uguale o superiore alla FLA del motore, soprattutto quando funziona alla velocità base del motore.

• Frequenza di ingresso (50 Hz o 60 Hz): Sebbene il compito del variatore di velocità sia quello di variare la frequenza di uscita, la sua sezione di ingresso deve essere compatibile con la frequenza di alimentazione dell'impianto.

3. Requisiti di coppia e velocità

La curva delle prestazioni del motore determina il tipo di controllo richiesto dal Azionamento CA :

• Curva coppia-velocità (tipo di carico):

  • Coppia variabile: Carichi come pompe centrifughe e ventilatori richiedono una coppia che aumenta con il quadrato della velocità. I motori standard e il semplice controllo V/Hz sull'azionamento CA sono spesso adatti, poiché alle basse velocità è necessaria una coppia inferiore.

  • Coppia costante: Carichi come trasportatori, pompe volumetriche ed estrusori richiedono la stessa quantità di coppia in tutta la loro gamma di velocità. Ciò richiede un azionamento CA più robusto e spesso un motore per servizio inverter per evitare il surriscaldamento alle basse velocità.

• Gamma di controllo della velocità: L'intervallo richiesto (ad esempio 10:1, 100:1 o anche 1000:1) determina la tecnologia di controllo nel convertitore di frequenza. Il semplice controllo V/Hz fornisce un intervallo limitato, mentre il controllo vettoriale senza sensore (SVC) o il controllo vettoriale ad anello chiuso (che richiede un encoder motore) offre un controllo preciso e ad ampio raggio di velocità e coppia.

• Coppia di avviamento: L'azionamento deve essere dimensionato per fornire la coppia necessaria per accelerare il carico da fermo. Ciò spesso coinvolge l'unità capacità di sovraccarico —la sua capacità di fornire una corrente superiore a quella nominale per brevi periodi (ad esempio, 150% per 60 secondi).

4. Metodologia di feedback e controllo

La configurazione del motore determina spesso la modalità di controllo più adatta nel Azionamento CA :

• Dispositivo di feedback del motore:

  • Nessun feedback (V/Hz ad anello aperto o vettore senza sensore): Utilizzato per le applicazioni più semplici. Azionamento CAs fare affidamento su modelli di motori interni senza feedback diretto di velocità o posizione.

  • Encoder/Resolver (vettoriale ad anello chiuso): Necessario per applicazioni che richiedono una regolazione della velocità estremamente precisa, un controllo della coppia o una capacità di mantenimento della velocità zero (come gru o ascensori). L'Azionamento CA deve disporre dei terminali e del software appropriati per elaborare questo feedback.

• Poli del motore: Il numero di poli (2, 4, 6, ecc.) determina la velocità sincrona del motore ad una determinata frequenza, che il Azionamento CA deve tenere conto dei suoi algoritmi di controllo.

Valutando attentamente queste caratteristiche del motore, gli ingegneri possono garantire la scelta Azionamento CA fornisce la potenza, la protezione e il controllo preciso necessari per l'applicazione, massimizzando l'efficienza e riducendo al minimo i tempi di inattività.