Cos'è un convertitore in c.a.?

I convertitori in c.a. sono anche chiamati Inverter, Convertitori a velocità variabile (Variable Speed Drives), Convertitori a frequenza variabile (Variable Frequency Drives) e Convertitori di frequenza.

I convertitori in c.a. sono utilizzati per il controllo di motori asincroni in c.a., i quali rappresentano la tecnologia di motori più diffusa in questo settore. I motori sono robusti e richiedono un bassissimo livello di manutenzione, inoltre possono essere facilmente costruiti con un'elevata protezione ambientale.

Se un motore in c.a. è collegato direttamente alla rete di alimentazione, accelererà rapidamente e ruoterà a una velocità fissa dipendente dalla frequenza dell'alimentazione elettrica e dall'esecuzione del motore stesso.

Per alcune applicazioni, la velocità fissa è accettabile e, selezionando attentamente i rapporti si può ottenere la velocità finale di uscita desiderata. Tuttavia, nella maggior parte delle applicazioni, la violenta accelerazione, la decelerazione senza freno e la mancata capacità di variare la velocità e la coppia rappresentano un problema grave. I convertitori in c.a. forniscono una soluzione modificando la tensione e la frequenza dell'alimentazione in c.a. al motore. Il controllo si ottiene stimando la velocità del motore, ovvero nella modalità conosciuta come controllo in anello aperto, oppure misurando tale velocità, cioè con il controllo detto in anello chiuso. Entrambe le tecniche presentano vantaggi e svantaggi:

Controllo in anello aperto

Il controllo in anello aperto rappresenta il metodo più semplice di controllo di motori asincroni in c.a. Poiché la velocità del motore dipende dalla frequenza dell'alimentazione, un modo base di controllo consiste semplicemente nel variare la tensione e la frequenza per ottenere la velocità desiderata del motore. Tale metodo è noto come controllo V/Hz. Gli svantaggi più importanti di questo metodo di controllo sono la scarsa precisione e la ridotta coppia alle basse velocità.

Per migliorare le prestazioni in anello aperto dei convertitori in c.a., sono state condotte numerose ricerche. Le tecnologie di controllo in anello aperto sia vettoriale, sia diretto di coppia cercano di adattare il funzionamento del motore in tempo reale per compensare un'ampia serie di fattori che influiscono sulla velocità e sulla coppia rilevate sull'albero di uscita. Il risultato di questi metodi è un grande miglioramento in termini di prestazioni e di accuratezza, anche se le prestazioni alle basse velocità possono ancora rappresentare un problema.

Il Rotor Flux Control - RFC - (Controllo del flusso rotorico) è un nuovo metodo di controllo per i convertitori in anello aperto che assicura un maggiore livello di stabilità e di prestazioni dinamiche. Fai clic qui per maggiori informazioni.

I convertitori in anello aperto sono utilizzati sia quando il motore non deve mai sostenere un carico a velocità zero o a bassa velocità, sia quando la precisione della coppia e della velocità non è importante. Fra le applicazioni tipiche figurano le seguenti:

• Pompe
• Ventilatori
• Convogliatori
• Agitatori
• Centrifughe 

Controllo in anello chiuso

Il controllo in anello chiuso si ottiene utilizzando un sensore di velocità e di posizione (encoder) collegato all'albero del motore.

Il risultato è il controllo stabile, preciso e dinamico della velocità e della coppia dalla condizione di motore fermo, fino alla velocità massima. Le applicazioni tipiche comprendono:

• Gru e argani
• Ascensori
• Avvolgimento
• Movimentazione di materiali
• Banchi prova per settore automobilistico
• Estrusori
• Posizionamenti

Convertitori intelligenti

Control Techniques è un marchio leader nel mercato dei convertitori intelligenti, ovvero degli azionamenti provvisti di serie o come opzione di motion controller. I convertitori intelligenti offrono vantaggi significativi; poiché il controllore è alloggiato nel convertitore stesso, i ritardi di comunicazione vengono eliminati determinando l'aumento prestazionale delle applicazioni motion e la possibilità di eliminare controllori esterni, con conseguente risparmio di spazio nel quadro. L'Unidrive SP, il Commander SK, il Digitax ST e il Mentor MP sono considerati convertitori intelligenti.

Risparmio energetico

È stato stimato che l'installazione e l'utilizzo più efficienti dei motori possano consentire un risparmio energetico fino al 20%. L'installazione di convertitori in c.a. in alcune applicazioni, quali i ventilatori e le pompe, può incidere enormemente sull'energia consumata. In questo settore, con motori che consumano i due terzi dell'energia impiegata, i convertitori devono occupare un ruolo fondamentale in qualsiasi programma di riduzione delle emissioni di anidride carbonica.