Che cos'è un'unità a frequenza variabile?
Un azionamento a frequenza variabile viene utilizzato su motori a corrente alternata per controllare la velocità del motore. Sebbene sia più costoso nel primo costo rispetto a un motore a velocità fissa, questo tipo di sistema può fornire risparmi sui costi riducendo le spese di servizio e aumentando la durata delle apparecchiature. I sistemi di azionamento a frequenza variabile modificano la tensione e la frequenza del motore per aumentare o ridurre le portate della pompa.
Questo sistema contiene un convertitore da corrente alternata (CA) a corrente continua (CC), un circuito di elaborazione CC e un inverter da CC a CA. Il risultato è un'alimentazione CA di carattere simile a quella fornita dall'utilità, ma con la possibilità di aumentare e ridurre la tensione e la frequenza. Quando è collegato a una pompa, un motore di azionamento a frequenza variabile può fornire il controllo della portata senza l'uso di sistemi di valvole di controllo.
Il vantaggio dei sistemi di azionamento a frequenza variabile deriva dalla potenza ridotta richiesta per far funzionare la pompa a velocità inferiori. È inefficiente far funzionare una pompa a una velocità e ridurre le portate con le valvole. Le società di servizi addebitano ai clienti fattori di potenza inferiori o efficienza elettrica e può essere un vantaggio utilizzare sistemi di azionamento a frequenza variabile con fattori di potenza più elevati.
Questi sistemi sono utilizzati in un'ampia varietà di settori. Alcuni processi chimici hanno limiti di temperatura accettabili per la qualità del prodotto. Variazioni di portata del prodotto in grado di fornire una regolazione della temperatura più rapida rispetto alla variazione della fonte di calore o di raffreddamento.
Le torri di raffreddamento ad acqua hanno un'alta variabilità nel flusso d'acqua per il raffreddamento del processo. Durante i periodi più freddi, è necessario un flusso d'acqua inferiore e un sistema a velocità variabile può mantenere le temperature richieste a costi molto più bassi. Il collegamento del controllo motore ai regolatori di temperatura del sistema consente di aumentare il flusso d'acqua necessario per il raffreddamento.
Un altro vantaggio dei motori a velocità variabile è la capacità di avviamento graduale. I motori collegati a una tensione costante si avviano rapidamente e si verificano sollecitazioni nel motore a seguito di improvvisi cambiamenti di pressione. L'avvio di un motore con controllo a frequenza variabile consente al motore di aumentare lentamente la velocità e si verificano stress inferiori nel sistema. Meno stress può comportare una maggiore durata delle apparecchiature e una riduzione dei costi.
La maggior parte dei motori elettrici è raffreddata con ventole collegate all'albero motore. Uno svantaggio dei sistemi di azionamento a frequenza variabile è la perdita del raffreddamento della ventola durante il funzionamento a velocità inferiori. Questo tipo di sistema può anche causare un ulteriore riscaldamento degli avvolgimenti del motore. L'installazione di sensori di temperatura del motore o ventole di raffreddamento ausiliarie può essere necessaria in climi caldi per evitare il surriscaldamento del motore.
I motori di azionamento a frequenza variabile possono avere livelli di rumore più elevati rispetto a un motore a velocità costante. La frequenza ha una forma d'onda CA leggermente diversa rispetto alla CA fornita dall'utilità. Ciò può causare vibrazioni degli avvolgimenti del motore con conseguente rumore che può aumentare con frequenze e velocità del motore inferiori.