Qual è la differenza tra un VFD e un soft starter?

Nel mondo dell'automazione industriale e del controllo motori, gli azionamenti a frequenza variabile (VFD) e gli avviatori statici sono entrambi componenti critici progettati per gestire il funzionamento dei motori elettrici CA. Sebbene condividano l'obiettivo comune di proteggere i motori e i sistemi da essi azionati, le loro funzionalità, complessità e applicazioni ideali differiscono in modo significativo. Comprendere queste distinzioni è fondamentale per selezionare il dispositivo giusto per le tue esigenze specifiche.

Avviamento morbido: inizi delicati

A avviatore morbido , noto anche come avviatore graduale a tensione ridotta (RVSS), è progettato principalmente per fornire un avvio regolare e controllato per un motore CA. La sua funzione principale è quella di limitare la corrente di spunto iniziale e la coppia che si verifica quando un motore viene avviato direttamente attraverso la linea (ovvero applicando immediatamente la piena tensione).

Come funzionano

Gli avviatori statici ottengono questo avvio "dolce" aumentando gradualmente la tensione fornita al motore. Di solito usano Raddrizzatori controllati al silicio (SCR) o tiristori in ciascuna fase per tagliare la forma d'onda CA, riducendo così la tensione effettiva. Questo aumento graduale della tensione consente al motore di accelerare senza intoppi, riducendo lo stress meccanico sul motore e sulle apparecchiature collegate (come cinghie, ingranaggi e tubi) e mitigando i disturbi elettrici sulla rete elettrica.

Caratteristiche principali:

• Solo controllo della tensione: Gli avviatori statici controllano principalmente la tensione applicata al motore. La frequenza della potenza fornita al motore rimane costante (ad esempio, 50 Hz o 60 Hz).

• Focus su avvio e spegnimento: Il loro scopo principale è gestire l'accelerazione e, in alcuni casi, la decelerazione (soft stop) del motore. Non offrono il controllo continuo della velocità durante il normale funzionamento.

• Design più semplice: In generale, i soft starter sono meno complessi e più compatti dei VFD, il che li rende più facili da installare e spesso più convenienti per la loro funzione specifica.

• Conveniente per la velocità fissa: Costoituiscono una scelta economica per le applicazioni in cui il motore funziona a velocità costante una volta raggiunto il numero di giri massimo.

Applicazioni tipiche:

Gli avviatori statici sono ideali per le applicazioni in cui gli avviamenti graduali sono cruciali ma non è richiesta una variazione continua della velocità. Le applicazioni comuni includono:

• Pompe: Per prevenire il "colpo d'ariete" (improvvisi picchi di pressione) nelle tubazioni.

• Ventilatori e soffiatori: Per ridurre gli shock meccanici e il rumore durante l'avvio.

• Trasportatori: Per evitare avviamenti a scatti che potrebbero causare la fuoriuscita di materiali o danneggiare il nastro.

• Compressori: Per controllare la coppia di avviamento e ridurre l'usura.

• Seghe e frantoi: Dove un avvio controllato impedisce un eccessivo sforzo meccanico.

Azionamenti a frequenza variabile (VFD): controllo completo

A Azionamento a frequenza variabile (VFD) , noto anche come azionamento a velocità regolabile (ASD) o inverter di frequenza, è un dispositivo molto più sofisticato che offre un controllo preciso e continuo sulla velocità e sulla coppia di un motore CA. A differenza degli avviatori statici, i VFD possono variare sia la tensione che la frequenza fornita al motore.

Come funzionano

I VFD operano in tre fasi principali:

1. Raddrizzatore: L'energia CA in ingresso (tensione e frequenza fisse) viene convertita in energia CC.

2. Bus CC: La potenza CC viene quindi filtrata e livellata dai condensatori.

3. Invertitore: Questa potenza CC viene quindi riconvertita in potenza CA, ma con tensione e frequenza regolabili. Questo viene in genere fatto utilizzando Transistor bipolari a gate isolato (IGBT) che si accendono e si spengono rapidamente per creare una forma d'onda modulata in larghezza di impulso (PWM) che si avvicina a un'onda sinusoidale. Controllando sia la tensione che la frequenza, un VFD può mantenere un rapporto volt per hertz (V/Hz) ottimale, fondamentale per mantenere la coppia del motore in un intervallo di velocità.

Caratteristiche principali:

• Controllo di tensione e frequenza: I VFD possono regolare con precisione sia la tensione che la frequenza fornita al motore, consentendo il controllo dinamico della velocità, della coppia e della direzione del motore.

• Controllo continuo della velocità: Questo è il vantaggio principale di un VFD. Può variare la velocità del motore da zero fino e anche oltre la velocità nominale.

• Maggiore efficienza energetica: Consentendo al motore di funzionare solo alla velocità richiesta per il carico, i VFD possono ridurre significativamente il consumo di energia, soprattutto nelle applicazioni a coppia variabile (come ventole e pompe).

• Protezione e diagnostica avanzate: I VFD spesso incorporano funzionalità avanzate di protezione del motore (ad esempio, sovracorrente, sovratensione, sottotensione, sovraccarico, perdita di fase, sovratemperatura) e forniscono informazioni diagnostiche dettagliate.

• Costi e complessità più elevati: A causa della loro funzionalità avanzata, i VFD sono generalmente più costosi e più grandi degli avviatori statici.

Applicazioni tipiche:

I VFD sono essenziali per le applicazioni che richiedono un controllo preciso della velocità, risparmio energetico e controllo ottimale del processo. Le applicazioni comuni includono:

• Sistemi HVAC: Controllare ventilatori e pompe per adattare il flusso d'aria e il flusso d'acqua alla domanda, con conseguente notevole risparmio energetico.

• Processi di produzione: Controllo della velocità di trasportatori, miscelatori, estrusori e macchine utensili per ottimizzare la produzione e la qualità del prodotto.

• Trattamento delle acque e delle acque reflue: Gestione della velocità della pompa per mantenere le portate e le pressioni desiderate, riducendo al minimo il consumo di energia.

• Gru, montacarichi e ascensori: Fornisce un'accelerazione e una decelerazione fluide per una movimentazione precisa del carico e una maggiore sicurezza.

• Qualsiasi applicazione con requisiti di carico variabili: Dove la regolazione della velocità del motore può portare all'ottimizzazione del processo e al risparmio energetico.

Riepilogo delle differenze: