Che cos'è un'unità DC?

Un azionamento in corrente continua (DC) è un tipo di controllore di motore che regola la velocità e la direzione di un motore DC. Svolge un ruolo essenziale nelle applicazioni industriali in cui è richiesto un controllo preciso della velocità e della coppia del motore. Un azionamento in corrente continua funziona variando la tensione e la corrente fornite al motore, consentendo all'utente di regolare la velocità e la direzione del motore in base alle esigenze. [1]

L'invenzione dell'azionamento in corrente continua può essere attribuita a diversi individui e aziende che hanno contribuito al suo sviluppo nel tempo. Uno dei primi pionieri del settore fu Thomas Davenport, un fabbro e inventore americano che costruì il primo motore elettrico a corrente continua nel 1834. [2] Il suo lavoro gettò le basi per lo sviluppo del sistema di azionamento a corrente continua. All'inizio del XX secolo, i progressi dell'elettronica e delle tecnologie di conversione di potenza hanno portato allo sviluppo dei moderni azionamenti in corrente continua.

Oggi, i convertitori di frequenza in c.c. continuano a essere utilizzati in diversi settori e applicazioni.

Come abbiamo detto, gli azionamenti CC sono utilizzati per regolare la velocità e la direzione di un motore CC. Questi azionamenti si trovano comunemente in industrie come quella manifatturiera, mineraria e petrolifera, dove i macchinari e le attrezzature pesanti si affidano a motori elettrici per l'alimentazione. Gli azionamenti in c.c. possono essere utilizzati nei sistemi di trasporto, come i treni, per regolare la velocità e il movimento di veicoli e merci.

Inoltre, i convertitori di frequenza sono essenziali nei sistemi di energia rinnovabile, come le turbine eoliche e i pannelli solari, per garantire un funzionamento regolare e affidabile dei motori che generano elettricità. Gli azionamenti in corrente continua svolgono un ruolo fondamentale anche nella robotica e nell'automazione, dove è necessario un controllo preciso e flessibile dei motori per realizzare movimenti e compiti complessi.

Un azionamento CC funziona controllando la velocità e la direzione di un motore elettrico attraverso la manipolazione della corrente continua (CC). Il sistema di azionamento in c.c. è tipicamente composto da un alimentatore, un regolatore di velocità e un motore. Quando l'alimentatore viene attivato, fornisce elettricità in corrente continua al regolatore di velocità, che regola la quantità di energia inviata al motore. Il regolatore di velocità può regolare la tensione e la corrente fornite al motore, consentendo un controllo preciso della velocità e del senso di rotazione del motore.

Il regolatore di velocità in un sistema di azionamento CC utilizza una serie di componenti elettronici come transistor, diodi e resistenze per gestire il flusso di elettricità al motore. Impulsando la corrente continua a frequenze diverse o modificando il ciclo di lavoro degli impulsi, il regolatore di velocità può modulare efficacemente la velocità del motore. Inoltre, il regolatore di velocità può incorporare meccanismi di feedback come encoder o tachimetri per monitorare la velocità effettiva del motore ed effettuare regolazioni in tempo reale per mantenere la velocità desiderata.

In un azionamento in corrente continua, il senso di rotazione del motore può essere invertito semplicemente invertendo la polarità dell'alimentazione in corrente continua. In genere, questo si ottiene utilizzando un contattore di inversione o un relè a stato solido. Quando la polarità dell'alimentazione viene invertita, il motore cambia di conseguenza il proprio senso di rotazione.

Gli azionamenti CA e CC sono tipi diversi di azionamenti per motori elettrici. La differenza principale tra un azionamento CA e uno CC risiede nel tipo di corrente elettrica utilizzata per alimentare il motore. Un azionamento CA (corrente alternata), noto anche come azionamento a frequenza variabile (VFD), utilizza la corrente alternata per controllare la velocità e la coppia di un motore elettrico. Ciò si ottiene convertendo la corrente alternata in ingresso in corrente continua e poi di nuovo in corrente alternata alla frequenza e alla tensione desiderate, consentendo un controllo preciso del funzionamento del motore. D'altra parte, un inverter in corrente continua utilizza la corrente continua per regolare la velocità e la coppia di un motore.

Un'altra distinzione fondamentale tra convertitori di frequenza CA e CC è rappresentata dalle loro applicazioni e dal loro utilizzo. Gli azionamenti in c.a. sono comunemente utilizzati in settori quali HVAC, acqua e acque reflue e produzione, dove il controllo preciso della velocità del motore e l'efficienza energetica sono fondamentali. Sono inoltre preferiti per applicazioni che coinvolgono più motori o che richiedono frequenti cambi di velocità. D'altro canto, i convertitori di frequenza in c.c. si trovano spesso in macchinari e attrezzature di vecchia generazione, come macchine da stampa, trasportatori e laminatoi.

In termini di manutenzione e installazione, i convertitori di frequenza sono generalmente considerati più convenienti e più facili da integrare nelle apparecchiature moderne, grazie alla loro compatibilità con i motori CA standard. Inoltre, offrono una maggiore flessibilità e scalabilità, rendendoli adatti a un'ampia gamma di dimensioni e tipi di motore. Per contro, gli azionamenti in c.c. possono richiedere conoscenze e risorse più specializzate per l'installazione e la manutenzione, oltre a un investimento iniziale più elevato in alcuni casi. Tuttavia, rimangono una scelta valida per applicazioni specifiche che richiedono un controllo preciso della velocità e prestazioni elevate.

I convertitori di frequenza in c.c. offrono numerosi vantaggi, tra cui:

1. Controllo preciso - I convertitori di frequenza in c.c. forniscono un controllo preciso della velocità e della coppia, rendendoli adatti ad applicazioni che richiedono regolazioni fini.
2. Alta efficienza - noti per la loro elevata efficienza, i convertitori di frequenza in c.c. possono fornire prestazioni costanti per lunghi periodi di tempo.
3. Funzionamento regolare - I convertitori di frequenza in c.c. garantiscono un funzionamento regolare e silenzioso, ideale per le applicazioni in cui è necessario ridurre al minimo i livelli di rumore e vibrazioni.
4. Facilità di manutenzione - I convertitori di frequenza in c.c. hanno una struttura relativamente semplice e richiedono una manutenzione minima, riducendo i tempi di fermo e i costi operativi complessivi.
5. Economici - I convertitori di frequenza in c.c. possono spesso essere integrati senza problemi nei sistemi esistenti, il che li rende una scelta economicamente vantaggiosa per il retrofit o l'aggiornamento dei macchinari.

1. Libro di prova. (2024.). Azionamenti in corrente continua: Definizione, funzionamento, tipi e applicazioni. Recuperato il 30 luglio 2024, da: https://testbook.com/electrical-engineering/dc-drive#:~:text=A%20DC%20drive%20is%20a,armature%20of%20the%20DC%20motor
2. Parvalux. (n.d.). Quando è stato inventato il motore elettrico? Breve storia dei motori elettrici, Recuperato il 30 luglio 2024, da: https://www.parvalux.com/when-was-the-electric-motor-invented-a-brief-history-of-electric-motors/