Invertitori trifase
(1 351)L'inverter è il nome comune del convertitore di frequenza. Viene utilizzato per convertire la corrente costante in corrente alternata con frequenza regolabile e spesso anche con riempimento regolabile.
Tipicamente, l'inverter è alimentato mediante la rete elettrica a corrente alternata che, alla luce della precedente definizione, può portare a dei malintesi. All'interno dell'alloggiamento dell'inverter, la tensione di ingresso viene raddrizzata mediante dei diodi o un raddrizzatore sincrono. In passato, negli inverter venivano utilizzati dei tiristori controllati da sistemi digitali discreti. Negli inverter odierni vengono utilizzano processori di segnale. Nel livello di uscita vengono utilizzati dei transistor MOS o IGBT.
Vale la pena notare che gli inverter di frequenza possono essere utilizzati non solo per regolare la velocità di rotazione dei motori, ma essere utilizzati anche come componenti dei convertitori di tensione. Di solito, tuttavia, quando sentiamo parlare di '"inverter" o "convertitore di frequenza" ci troviamo a fare i conti con un dispositivo utilizzato per il controllo del motore.
Modalità di funzionamento dell'inverter
La tensione nella rete elettrica dell'UE presenta una frequenza pari a 50 Hz. L'inverter di frequenza consente di modificare la frequenza della tensione di uscita nell'intervallo da 0 a 50 Hz, ossia consente una regolazione della velocità di rotazione di un motore asincrono dall'arresto alla velocità massima di quest'ultimo. Gli inverter più avanzati consentono una regolazione più ampia, ad esempio nella gamma da 0 a 87 Hz; ciò consente il raggiungimento di velocità di rotazione più elevate rispetto all'alimentazione mediante la rete elettrica.
Tipi di inverter
La suddivisione base degli inverter tiene conto del numero di fasi della tensione di ingresso e di uscita. I più semplici dispongono di 1 fase di alimentazione e 1 fase di uscita. Vengono utilizzati per regolare la velocità nei motori monofase. Sono disponibili anche inverter con alimentazione monofase e uscita trifase. Questi consentono la gestione del funzionamento dei motori trifase mediante un'alimentazione monofase. Nelle applicazioni industriali, di solito si incontrano inverter di frequenza con alimentazione trifase dotati di ingresso trifase.
Oltre alla suddivisione in base al numero di fasi di tensione, gli inverter vengono suddivisi anche in base alla sorgente di alimentazione, rispettivamente in inverter di tensione (alimentati da una sorgente di tensione – in cui all'ingresso è presente un condensatore ad alta capacità) e inverter di corrente (alimentati da una sorgente di corrente – in cui all'ingresso è presente una bobina di arresto).
Per cosa viene utilizzato l'inverter
Grazie all'inverter è possibile gestire il funzionamento di un motore a corrente alternata. La coppia e la velocità di rotazione regolabili consentono una delicata accelerazione o frenatura del motore, adattando la velocità e la coppia di quest'ultimo alle esigenze dell'azionamento. Grazie a queste proprietà, l'inverter presenta molte possibilità di applicazione. Viene comunemente utilizzato per regolare le prestazioni di pompe e compressori, la velocità di rotazione di ventilatori, lavatrici, centrifughe, miscelatori. Inoltre può essere impiegato all'interno di macchinari agricoli, azionamenti di cancelli (per una chiusura ed un'apertura delicata), nei trasportatori a nastro, ecc.
Suddivisione in base al metodo di controllo
L'inverter scalare può avere una caratteristica lineare V/f = const o caratteristica V/f2 = const. Gli inverter scalari vengono utilizzati nei sistemi di azionamento a coppia variabile. Il loro funzionamento si basa sull'adduzione al motore di una quantità minima di energia, in modo da non causare ancora l'abbassamento della frequenza di uscita al di sotto del setpoint.
Gli inverter vettoriali (DCC) sono ideali per l'impiego negli azionamenti che richiedono una coppia costante a velocità variabili. Per la regolazione sfruttano la frequenza e il riempimento delle forma d’onda di uscita.
Scelta dell'inverter per l'applicazione
Nella scelta dell'inverter per una determinata applicazione è necessario prestare attenzione non solo ai parametri elettrici, ma anche alle funzionalità richiesta dell'interfaccia utente e alla modalità di controllo del motore.
In primo luogo è necessario definire come verrà alimentato l'inverter e la potenza del motore. L'inverter deve avere una potenza uguale o superiore a quella del motore. In caso di controllo di più motori mediante un singolo inverter di frequenza, è necessario sommare la potenza nominale di tutti i motori e aggiungere circa 15...20% di margine di sicurezza.
Quindi è necessario determinare la modalità di controllo del motore. In molte applicazioni è sufficiente il controllo mediante l'algoritmo integrato nell'inverter. Ad esempio, se l'inverter controlla un motore di una pompa con efficienza fissa o regolabile, è probabile che sia sufficiente un soft start automatico e un controllo della velocità mediante un potenziometro. Tuttavia, se la pompa deve essere controllata mediante un pannello HMI, un controller PLC o un computer, è necessario assicurarsi che l'inverter disponga di un'interfaccia digitale appropriata.
Alcuni inverter tecnicamente avanzati dispongono anche di uscite di stato che informano del raggiungimento della velocità di rotazione impostata, di guasti del motore o della sorgente di alimentazione, ecc. Molti dispositivi inoltre sono equipaggiati con un display che consente l'inserimento dei set point e la visualizzazione dei parametri operativi.
Un criterio importante inoltre sarà la modalità di installazione dell'inverter nel quadro di comando o in un altro luogo dell'applicazione di destinazione. Gli inverter più popolari sono predisposti per il montaggio su guida DIN, tuttavia ciò non è una regola universale.
Il progresso tecnologico ha consentito di ridurre il prezzo degli inverter, aumentando al contempo la potenza e la funzionalità di uscita. Il prezzo dell'inverter dipende in gran parte dal produttore, dalla potenza del carico, dal numero di fasi, dalla qualità dei componenti, dal tipo di interfaccia utente, dalle protezioni integrate, ecc.
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