Che cos'è un inverter?

Un inverter, noto anche come inverter AV o inverter a frequenza variabile (VFD), è un tipo di controllore del motore utilizzato per controllare la velocità e la coppia di un motore elettrico. In genere si colloca tra l'alimentazione elettrica e il motore. [1]

Un inverter è costituito da diversi componenti chiave che lavorano insieme. Questi componenti includono semiconduttori di potenza, un'unità di controllo, un raddrizzatore, un bus CC e un inverter di uscita.

I semiconduttori di potenza svolgono un ruolo cruciale nella conversione dell'energia CA in ingresso in energia CC, che viene poi immagazzinata nel bus CC. L'unità di controllo gestisce il funzionamento dell'inverter e monitora vari parametri come velocità, corrente e tensione. Regola inoltre la frequenza e la tensione di uscita per ottenere la velocità e la coppia del motore desiderate.

Il raddrizzatore è responsabile della conversione dell'energia CA in ingresso in energia CC, che viene poi immagazzinata nel bus CC. L'energia immagazzinata viene utilizzata per alimentare l'inverter di uscita, che converte l'energia CC in energia CA alla frequenza e alla tensione desiderate per controllare la velocità del motore.

Oltre a questi componenti principali, un inverter può includere anche funzioni aggiuntive come resistenze di frenatura, filtri e interfacce di comunicazione per il collegamento a dispositivi esterni.

I convertitori di frequenza sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori. L'uso di un inverter per regolare la velocità e l'accelerazione di un motore aumenta la gamma delle sue applicazioni rispetto a un motore che funziona a velocità costante. [2] Si trovano comunemente nel settore manifatturiero, dove vengono utilizzati nei sistemi di trasporto, nelle pompe, nei ventilatori e nei compressori per controllare la velocità e la coppia dei motori elettrici. Nell'industria automobilistica, gli inverter sono utilizzati nelle catene di montaggio e nei sistemi robotici per fornire un controllo preciso della velocità e della posizione dei motori. Vengono utilizzati anche nei sistemi HVAC per regolare la velocità di condizionatori e refrigeratori, migliorando l'efficienza energetica e riducendo i costi operativi.

Nel settore delle energie rinnovabili, i convertitori di frequenza svolgono un ruolo fondamentale nella conversione dell'elettricità in corrente continua (DC) proveniente da pannelli solari o turbine eoliche in corrente alternata (AC) da utilizzare nelle abitazioni e nelle aziende. Vengono utilizzati anche nei sistemi grid-tie e off-grid per gestire il flusso di elettricità e garantire un'alimentazione stabile.

Inoltre, i convertitori di frequenza sono impiegati nell'industria navale e aerospaziale per controllare i sistemi di propulsione di navi e aerei, nonché in applicazioni di trazione come treni e tram elettrici. Nel settore commerciale e residenziale, sono utilizzati in ascensori, scale mobili e apriporta di garage per fornire un controllo del movimento fluido e affidabile.

La differenza principale tra un azionamento diretto e un inverter risiede nel modo in cui controllano la velocità di un motore elettrico.

Un sistema di azionamento diretto è una configurazione semplice in cui il motore è collegato direttamente al carico senza alcuna trasmissione intermedia. Ciò significa che la velocità del motore è direttamente proporzionale alla velocità del carico. In un sistema ad azionamento diretto, il motore funziona a velocità costante e il carico viene regolato in base a tale velocità. I sistemi ad azionamento diretto sono spesso utilizzati in applicazioni in cui non è necessario un controllo preciso della velocità, come ventilatori e pompe.

In termini di prestazioni, un inverter offre una serie di vantaggi rispetto a un sistema ad azionamento diretto. In primo luogo, consente una migliore efficienza energetica grazie alla regolazione della velocità del motore in base ai requisiti del carico, invece di funzionare a velocità costante indipendentemente dal carico. Ciò può comportare un notevole risparmio energetico, soprattutto nelle applicazioni in cui il carico varia nel tempo.

Inoltre, un inverter consente un controllo della velocità più fluido e preciso, che lo rende adatto ad applicazioni che richiedono alti livelli di precisione, come le macchine CNC e i sistemi di trasporto. La possibilità di aumentare o diminuire gradualmente la velocità del motore riduce anche l'usura del motore e degli altri componenti meccanici, prolungandone la durata.

I convertitori di frequenza sono diventati sempre più popolari in diversi settori industriali grazie ai numerosi vantaggi che offrono. Tra questi:

1. Risparmio energetico - I convertitori di frequenza possono contribuire a risparmiare energia controllando la velocità del motore in base ai requisiti del carico, con conseguente riduzione del consumo energetico
2. Riduzione delle sollecitazioni meccaniche - Grazie al controllo della velocità e della coppia, i convertitori di frequenza possono contribuire a ridurre le sollecitazioni meccaniche sulle apparecchiature, con conseguente aumento della durata e riduzione dei costi di manutenzione
3. Migliore controllo - I convertitori di frequenza offrono un controllo preciso della velocità e della coppia del motore, consentendo un migliore controllo del processo e una migliore qualità del prodotto
4. Avviamento e arresto graduale - I convertitori di frequenza consentono un avviamento e un arresto graduale del motore, riducendo l'usura dell'apparecchiatura e gli sbalzi di tensione
5. Flessibilità - I convertitori di frequenza possono essere regolati per adattarsi a diverse condizioni di carico, garantendo flessibilità in varie applicazioni e processi
6. Risparmio di spazio - Gli inverter sono compatti e richiedono meno spazio rispetto ai dispositivi di controllo motore tradizionali, rendendoli adatti alle installazioni con spazi limitati

1. Sistemi di azionamento a inverter. (n.d.). Che cos'è un inverter? Recuperato il 30 luglio 2024, da: https://www.inverterdrivesystems.com/abb-products/abb-drives/what-is-an-inverter
2. OMRON Industrial Automation. (n.d.). Inverter. Recuperato il 30 luglio 2024, da: https://www.ia.omron.com/support/guide/9/introduction.html#:~:text=An%20inverter%20controls%20the%20frequency,applications%20for%20the%20motor%20limited.