Invertitore LenzeLe soluzioni sono utilizzate nei sistemi di movimento industriale e di controllo motore dove sono necessarie regolazione accurata della velocità, accelerazione e decelerazione controllate, gestione della coppia e integrazione con apparecchiature di automazione. Scegliere l'inverter giusto non è semplicemente una questione di abbinamento della potenza del motore. Gli ingegneri devono inoltre considerare il tipo di motore, la tensione di alimentazione, la corrente di uscita, la modalità di controllo, le caratteristiche di carico, i requisiti di frenatura, l'architettura di comunicazione, le condizioni ambientali, i vincoli dell'armadio e le procedure di messa in servizio. La tecnologia degli inverter può essere applicata a trasportatori, pompe, ventilatori, apparecchiature per l'imballaggio, macchine utensili, sistemi di movimentazione dei materiali e altri macchinari industriali. Il processo di selezione più affidabile inizia con il ciclo di lavoro della macchina e le caratteristiche del motore, quindi definisce le funzioni di azionamento, la protezione, le interfacce di controllo e le condizioni di installazione richieste. Per gli acquirenti che acquistano prodotti consolidati per l'automazione industriale, l'identificazione accurata del modello e la corrispondenza dell'applicazione sono particolarmente importanti perché diverse famiglie di inverter possono avere interfacce, funzioni software, dimensioni e requisiti di installazione diversi.
Sommario
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- 1. Perché il controllo dei motori a velocità variabile è importante nelle apparecchiature industriali?
- 2. In che modo un convertitore di frequenza industriale controlla un motore?
- 3. Quali caratteristiche del motore e del carico dovrebbero essere valutate?
- 4. In che modo le modalità di controllo influiscono sulle prestazioni della macchina?
- 5. Cosa fanno le funzioni di accelerazione, decelerazione e frenata?
- 6. Come comunica un inverter con i sistemi di automazione?
- 7. Quali funzioni di protezione dovrebbero essere considerate?
- 8. In che modo l'ambiente di installazione e il design del mobile influiscono sulla scelta?
- 9. Come dovrebbe essere gestita l'energia di frenatura, rigenerazione e decelerazione?
- 10. Quali applicazioni industriali possono utilizzare gli azionamenti a velocità variabile?
- 11. Quali errori di selezione comuni dovrebbero evitare gli ingegneri?
- 12. Come dovrebbero essere sostituiti o adattati i sistemi esistenti?
- 13. Cosa dovrebbe includere le specifiche di un inverter professionale?
- 14. Domande frequenti
Perché il controllo dei motori a velocità variabile è importante nelle apparecchiature industriali?
Molte macchine industriali non necessitano di un motore per funzionare a una velocità fissa in ogni condizione. I trasportatori possono richiedere un’accelerazione controllata, le pompe possono richiedere diverse condizioni di flusso, i ventilatori possono rispondere alle mutevoli richieste del processo e le macchine confezionatrici spesso dipendono dal movimento coordinato tra diversi assi o stazioni.
I tradizionali sistemi a velocità fissa possono utilizzare metodi meccanici per adattare la potenza della macchina, ma un azionamento a frequenza variabile consente di controllare direttamente le condizioni operative elettriche del motore.
Modificando la frequenza e la tensione fornite in base alla strategia di controllo selezionata, l'azionamento può regolare la velocità del motore e influenzare la produzione di coppia. Ciò offre al progettista della macchina un modo più flessibile per controllare il movimento senza fare affidamento interamente sui metodi di trasmissione meccanica.
Il vantaggio pratico non è semplicemente “cambiare velocità”. L'accelerazione controllata può ridurre lo shock meccanico. La decelerazione controllata può ridurre il carico improvviso su giunti e cinghie. La velocità regolabile può consentire a un processo di funzionare nelle condizioni di produzione richieste anziché forzare il motore a funzionare continuamente in un punto fisso.
Consente di regolare la velocità del motore in base ai requisiti della macchina e alle condizioni del processo.
Fornisce una rampa definita dall'arresto alla velocità operativa, riducendo il carico meccanico improvviso.
Consente alla macchina di rallentare secondo un profilo definito anziché arrestarsi bruscamente.
Fornisce un'interfaccia di controllo in grado di collegare il funzionamento del motore a PLC, HMI, sensori e sistemi di supervisione.
Perché macchine diverse necessitano di comportamenti di guida diversi
Un trasportatore che trasporta un carico stabile si comporta diversamente da un paranco, un estrusore, un ventilatore centrifugo o una macchina ad alta inerzia. Ciascun carico crea un diverso requisito di velocità di coppia.
Alcune apparecchiature necessitano di una coppia di avviamento elevata. Alcuni richiedono una coppia relativamente bassa a bassa velocità. Alcuni devono accelerare una grande massa rotante e poi decelerarla ripetutamente.
Queste differenze influiscono sulla classificazione appropriata dell'inverter e sulla strategia di controllo.
Controllo della velocità e stabilità del processo
Nell'automazione industriale, la velocità è spesso direttamente correlata alla qualità del processo. La velocità del trasportatore influenza la spaziatura. La velocità della pompa influenza il flusso. La velocità della ventola influenza il volume dell'aria. La velocità del rullo influenza la movimentazione del materiale.
Un azionamento può quindi diventare parte del circuito di controllo del processo anziché essere semplicemente un accessorio del motore.
Perché il controllo motorio dovrebbe iniziare dalla macchina
La prima domanda non dovrebbe essere “Quale inverter ha la giusta potenza kW?” La domanda migliore è “Cosa richiede la macchina dal motore?”
La risposta dovrebbe includere la frequenza di avvio-arresto, la velocità operativa continua, la richiesta di coppia di picco, il tempo di accelerazione, il tempo di decelerazione, l'inerzia del carico, la temperatura ambiente e i requisiti di comunicazione.
In che modo un convertitore di frequenza industriale controlla un motore?
Un inverter industriale converte l'energia elettrica in ingresso in un'uscita controllata adatta al motore collegato. In un azionamento in CA convenzionale, questo processo generalmente prevede la rettifica, l'accumulo di energia nel collegamento CC e la commutazione controllata attraverso uno stadio inverter.
Stadio raddrizzatore
Per un tipico convertitore di frequenza, l'alimentazione CA in ingresso viene prima convertita in CC. Lo stadio raddrizzatore stabilisce il bus CC utilizzato dal circuito di commutazione a valle.
La configurazione del raddrizzatore dipende dall'architettura del convertitore e dalla disposizione dell'alimentazione.
Collegamento CC
Il collegamento CC funge da sezione energetica intermedia tra il raddrizzatore di ingresso e lo stadio inverter di uscita. I condensatori e altri componenti aiutano a stabilizzare la tensione CC e supportano il processo di commutazione.
Stadio invertitore
Lo stadio inverter utilizza interruttori a semiconduttore per convertire la potenza del collegamento CC in un'uscita trifase controllata o altra uscita appropriata. Regolando gli schemi di commutazione, l'azionamento controlla la tensione e la frequenza applicate al motore.
Frequenza di uscita
La velocità del motore in un motore a induzione CA è correlata alla frequenza elettrica e al numero di poli del motore. La modifica della frequenza di uscita modifica quindi la velocità operativa del motore.
La relazione non è completamente diretta poiché anche le condizioni di scorrimento e di carico influiscono sulla velocità effettiva del motore.
Controllo della tensione
L'azionamento controlla anche la tensione del motore. La tensione e la frequenza devono essere coordinate per stabilire le condizioni di flusso magnetico desiderate nel motore.
| Fase di guida | Funzione principale | Considerazione chiave |
|---|---|---|
| Raddrizzatore di ingresso | Converte l'alimentazione CA in CC | Tensione di alimentazione e configurazione degli ingressi |
| Collegamento CC | Fornisce energia CC intermedia | Tensione continua, ondulazione, capacità, condizioni termiche |
| Ponte inverter | Crea un'uscita del motore controllata | Dispositivi di commutazione, portata di corrente, algoritmo di controllo |
| Processore di controllo | Calcola i comandi di commutazione e di controllo del motore | Modalità di controllo, feedback, funzioni software |
| Sistema di protezione | Monitora le condizioni elettriche anomale | Corrente, tensione, temperatura, logica di guasto |
Commutazione PWM
La modulazione della larghezza di impulso viene comunemente utilizzata per sintetizzare la forma d'onda del motore desiderata. Gli interruttori a semiconduttore si accendono e si spengono a una frequenza controllata, producendo uno schema di impulsi la cui tensione e frequenza effettive possono essere regolate.
Lo schema di commutazione è gestito dal processore di controllo del convertitore.
Feedback del motore
Alcune applicazioni funzionano senza un encoder fisico del motore. L'azionamento stima il comportamento del motore dalle misurazioni elettriche e dal suo algoritmo di controllo.
Altre applicazioni richiedono il feedback dell'encoder quando è necessario un maggiore controllo della velocità o della posizione.
Funzionamento ad anello aperto e ad anello chiuso
Il controllo ad anello aperto non utilizza un dispositivo fisico di feedback della velocità. Il controllo a circuito chiuso utilizza il feedback di un encoder o di un altro sensore per migliorare la regolazione.
L'approccio appropriato dipende dalla precisione richiesta, dalla risposta dinamica, dal tipo di motore e dal processo della macchina.
L'azionamento è quindi un sistema elettronico di potenza combinato con un sistema di controllo. La qualità delle prestazioni del motore dipende sia dallo stadio di potenza elettrica che dall'algoritmo di controllo.
Quali caratteristiche del motore e del carico dovrebbero essere valutate?
Il motore e il carico definiscono le condizioni in cui il convertitore deve funzionare. Un corretto dimensionamento richiede quindi maggiori informazioni rispetto alla sola potenza di targa del motore.
Tipo di motore
Le applicazioni industriali comuni possono coinvolgere motori a induzione asincroni, motori a magneti permanenti, motori sincroni o altre tecnologie motorie.
L'azionamento deve supportare il tipo di motore selezionato e il relativo metodo di controllo.
Tensione del motore
La tensione sulla targa del motore deve corrispondere all'uscita del convertitore e all'impianto elettrico. Una mancata corrispondenza può creare condizioni operative errate.
Corrente del motore
La corrente del motore è particolarmente importante perché lo stadio di uscita del convertitore viene generalmente selezionato in base alla capacità di corrente e alla classe di potenza.
Due motori con la stessa potenza nominale possono avere correnti nominali diverse a seconda della tensione, dell'efficienza, del fattore di potenza e della progettazione del motore.
Frequenza di base
La frequenza nominale del motore costituisce un importante punto di riferimento per la programmazione del convertitore. La relazione tra tensione e frequenza al di sotto del punto base influenza la coppia disponibile.
Coppia di carico
I requisiti di coppia possono essere ampiamente suddivisi in comportamento a coppia costante e coppia variabile, sebbene le macchine reali possano essere più complesse.
Trasportatori, paranchi, miscelatori ed estrusori spesso richiedono una coppia notevole su un ampio intervallo di velocità. I ventilatori e le pompe centrifughe possono comportarsi diversamente perché la loro richiesta di coppia cambia fortemente con la velocità.
Inerzia
L'inerzia del carico influisce sull'accelerazione e sulla decelerazione. Le grandi masse rotanti richiedono più coppia e più tempo per cambiare velocità.
| Parametro del motore o del carico | Perché è importante | Impatto della selezione |
|---|---|---|
| Tensione del motore | Definisce la compatibilità elettrica | Configurazione degli ingressi e delle uscite dell'azionamento |
| Corrente nominale | Definisce la richiesta elettrica del motore | Guida la valutazione attuale |
| Frequenza del motore | Definisce il punto di riferimento operativo | Configurazione di frequenza e tensione |
| Coppia di spunto | Definisce i requisiti di avvio | Sovraccarico e modalità di controllo dell'azionamento |
| Inerzia del carico | Influisce sull'accelerazione e sulla decelerazione | Impostazioni della rampa e disposizione della frenata |
| Intervallo di velocità operativa | Definisce l'intervallo di controllo del motore richiesto | Algoritmo di azionamento e considerazioni sul raffreddamento del motore |
Condizioni di partenza
Un trasportatore con un nastro molto carico può richiedere una coppia di avviamento significativa. Un ventilatore può avere un comportamento di avvio molto diverso. Il mandrino di una macchina utensile può richiedere un'accelerazione rapida e una regolazione precisa della velocità.
L'unità deve essere adattata alla condizione di avvio effettiva piuttosto che alla condizione di funzionamento media.
Requisiti di sovraccarico
Alcune applicazioni richiedono brevi periodi di corrente superiori alla potenza nominale continua del motore. L'azionamento deve fornire una capacità di sovraccarico adeguata per la durata specificata.
I dati di sovraccarico devono essere interpretati con attenzione perché diverse famiglie di azionamenti possono definire i valori di sovraccarico in modo diverso.
Raffreddamento del motore a bassa velocità
I motori autoraffreddati standard utilizzano una ventola collegata la cui capacità di raffreddamento diminuisce a bassa velocità del motore. Se la macchina necessita di una coppia elevata in modo continuo a bassa velocità, potrebbe essere necessario un ulteriore raffreddamento del motore.
I dati di targa sono essenziali
- Tensione nominale:Confermare la tensione operativa specificata del motore.
- Corrente nominale:Utilizzare la corrente del motore quando si confrontano i valori nominali di uscita del convertitore.
- Frequenza nominale:Confermare la frequenza nominale del motore.
- Velocità nominale:Utilizzare la velocità indicata sulla targhetta come riferimento per la messa in servizio.
- Fattore di potenza:Considerare le caratteristiche di funzionamento elettrico del motore.
- Collegamento motore:Verificare la configurazione a stella o triangolo, ove applicabile.
In che modo le modalità di controllo influiscono sulle prestazioni della macchina?
Applicazioni diverse richiedono livelli diversi di precisione del controllo del motore. Un semplice trasportatore potrebbe non necessitare della stessa strategia di controllo di una macchina di posizionamento ad alte prestazioni.
Controllo V/f
Il controllo tensione-frequenza è uno degli approcci più semplici al controllo dell'azionamento. L'azionamento mantiene una relazione definita tra tensione di uscita e frequenza.
Questa modalità può essere adatta per applicazioni di controllo della velocità relativamente semplici in cui non sono richieste elevate prestazioni di coppia dinamica.
Controllo vettoriale senza sensore
Il controllo vettoriale sensorless stima il comportamento del motore e controlla il flusso e la coppia in modo più indipendente rispetto al controllo V/f di base.
Può fornire un migliore controllo della coppia a bassa velocità e una risposta dinamica senza richiedere un encoder in molte applicazioni.
Controllo vettoriale ad anello chiuso
Il controllo ad anello chiuso utilizza il feedback di un encoder o di un altro sensore. Ciò può migliorare la regolazione della velocità e la risposta dinamica, in particolare nelle applicazioni in cui la precisione della velocità e la risposta ai disturbi del carico sono importanti.
Controllo della posizione
Alcune piattaforme di azionamento possono supportare funzioni di posizionamento attraverso funzionalità di controllo del movimento integrate o comunicazione coordinata con un controller di livello superiore.
Se un azionamento da solo possa eseguire il posizionamento richiesto dipende dallo specifico prodotto e dall'architettura dell'applicazione.
| Modalità di controllo | Carattere tipico | Potenziale applicazione |
|---|---|---|
| V/f | Semplice relazione tensione-frequenza | Ventilatori, pompe, trasportatori di base |
| Vettore senza sensore | Controllo migliorato di coppia e velocità senza encoder | Trasportatori, miscelatori, macchinari generali |
| Vettore ad anello chiuso | Regolazione della velocità basata sul feedback | Applicazioni ad alta velocità |
| Controllo della posizione | Funzioni di posizione o movimento coordinate | Macchinari ad alta intensità di movimento |
Perché la modalità di controllo modifica il comportamento della macchina
Supponiamo che un trasportatore riceva improvvisamente un carico più pesante. Con un controllo semplice, la velocità del motore potrebbe diminuire in modo più evidente. Una strategia di controllo vettoriale può rispondere in modo più aggressivo regolando la corrente di produzione della coppia del motore.
Il comportamento effettivo dipende dalla messa a punto del convertitore, dal modello del motore, dalle impostazioni di controllo e dalle condizioni di carico.
Identificazione del motore
Alcuni sistemi di azionamento eseguono l'identificazione del motore o l'autotuning. Questo processo misura o stima i parametri motori in modo che l'algoritmo di controllo possa creare un modello motorio interno più accurato.
La corretta procedura di messa in servizio dipende dalla piattaforma di azionamento e dal tipo di motore.
Risposta in accelerazione
Le prestazioni dinamiche elevate non sono sempre vantaggiose. Una macchina confezionatrice potrebbe aver bisogno di una rapida accelerazione, mentre un trasportatore lungo potrebbe aver bisogno di un profilo più liscio per evitare variazioni di tensione del nastro.
La modalità di controllo dovrebbe quindi essere scelta in base al comportamento del processo piuttosto che semplicemente perché offre più funzionalità.
Cosa fanno le funzioni di accelerazione, decelerazione e frenata?
Le impostazioni di accelerazione e decelerazione determinano la velocità con cui il motore cambia velocità. Queste funzioni influiscono direttamente sulla meccanica della macchina e sul comportamento elettrico dell'azionamento.
Rampa di accelerazione
Una rampa di accelerazione aumenta gradualmente la frequenza di comando anziché saltare immediatamente al valore target.
Ciò riduce i cambiamenti improvvisi di coppia e può proteggere cinghie, giunti, catene, ingranaggi e altri componenti della trasmissione.
Rampa di decelerazione
Una rampa di decelerazione riduce gradualmente la velocità del motore. Tuttavia, la riduzione della velocità può far sì che il motore restituisca energia meccanica al sistema elettrico.
Questa energia rigenerata può aumentare la tensione del collegamento CC all'interno del convertitore.
Resistenza di frenatura
Quando è necessario dissipare l'energia rigenerativa, una resistenza di frenatura può convertire l'energia elettrica in calore. La selezione del transistor e del resistore di frenatura del convertitore deve corrispondere all'energia e al ciclo di lavoro dell'applicazione.
Frenatura ad iniezione DC
Alcuni azionamenti possono iniettare corrente CC nel motore per creare un effetto frenante durante determinate condizioni di arresto. La funzione è specifica dell'applicazione e deve essere configurata secondo le istruzioni dell'azionamento.
Arresto per inerzia
Un arresto per inerzia rimuove la coppia motrice e consente al motore e alla macchina di rallentare in modo naturale. Ciò è utile quando non è richiesta una decelerazione elettrica controllata.
| Metodo di arresto | Comportamento motorio | Uso tipico |
|---|---|---|
| Fermata della rampa | La frequenza diminuisce in base ad un tempo definito | Arresto generale controllato |
| Sosta costiera | Il motore perde coppia motrice e rallenta naturalmente | Arresti a bassa inerzia o non critici |
| Resistenza di frenatura | L'energia rigenerativa viene dissipata sotto forma di calore | Inerzia elevata o decelerazione rapida |
| Frenatura CC | L'eccitazione CC crea un effetto frenante | Applicazioni selezionate di arresto e mantenimento |
Applicazioni ad alta inerzia
Ventilatori, centrifughe, grandi rulli, volani e macchinari simili possono immagazzinare una notevole energia cinetica. Se il sistema tenta di arrestarsi troppo rapidamente, quell'energia può causare un aumento della tensione del collegamento CC.
L'azionamento potrebbe quindi entrare in uno stato protettivo a meno che non sia prevista un'adeguata gestione della frenatura.
Selezione della resistenza di frenatura
La selezione della resistenza di frenatura dipende dal valore della resistenza, dalla potenza nominale, dalla durata dell'impulso, dal ciclo di lavoro, dalla compatibilità del convertitore e dalle condizioni termiche di installazione.
Un resistore elettricamente compatibile per un breve evento potrebbe non essere adatto a cicli di frenatura ripetuti.
Sistemi rigenerativi
Alcune applicazioni traggono vantaggio dagli azionamenti rigenerativi che restituiscono l'energia di frenatura all'alimentazione CA anziché dissiparla attraverso un resistore.
Questa architettura è più complessa e viene normalmente selezionata laddove l'applicazione presenta un funzionamento rigenerativo significativo.
Come comunica un inverter con i sistemi di automazione?
I moderni azionamenti industriali spesso funzionano come nodi all’interno di un sistema di automazione più ampio. L'azionamento può ricevere comandi di velocità da un PLC, scambiare informazioni di stato con un HMI, inviare allarmi a un controller di supervisione o partecipare al movimento coordinato.
Ingressi e uscite digitali
Il controllo di base può essere implementato tramite ingressi digitali per avvio, arresto, avanzamento, retromarcia, ripristino o altri comandi.
Le uscite digitali possono segnalare condizioni come lo stato di funzionamento, lo stato di errore o gli stati relativi alla velocità.
Ingressi e uscite analogiche
I segnali analogici possono rappresentare riferimenti di velocità, valori di processo o altri comandi a variazione continua. Una disposizione comune utilizza un segnale 0–10 V o 4–20 mA a seconda del sistema di controllo.
Reti di comunicazione industriale
Le installazioni più avanzate utilizzano reti di comunicazione industriale per scambiare digitalmente informazioni di controllo e diagnostica.
A seconda della famiglia di azionamenti e della configurazione, le interfacce possono includere tecnologie bus di campo ed Ethernet industriale.
Accesso ai parametri
La comunicazione può anche fornire accesso a parametri operativi, cronologia dei guasti, parole di stato, valori di monitoraggio e informazioni diagnostiche.
| Interfaccia | Funzione tipica | Applicazione |
|---|---|---|
| Ingresso digitale | Comando di controllo discreto | Avvio, arresto, ripristino, direzione |
| Uscita digitale | Indicazione discreta dello stato | In esecuzione, guasto, stato pronto |
| Ingresso analogico | Processo continuo o riferimento di velocità | Comando di velocità, riferimento di pressione |
| Uscita analogica | Segnale di monitoraggio continuo | Feedback di velocità o corrente |
| Rete industriale | Controllo e diagnostica digitale | Integrazione PLC e coordinamento macchina |
Integrazione PLC
Il PLC può inviare un riferimento di velocità e una parola di controllo durante la lettura delle informazioni sulla velocità effettiva, sulla corrente di uscita, sullo stato e sui guasti dal convertitore.
Questo approccio digitale riduce la necessità di un gran numero di segnali di controllo cablati e può fornire una maggiore visibilità diagnostica.
HMI e interazione con l'operatore
Un HMI può visualizzare lo stato dell'azionamento e i valori operativi, consentendo al tempo stesso al personale autorizzato di modificare i parametri selezionati o i comandi operativi.
I parametri critici dovrebbero essere protetti da modifiche non autorizzate.
Architettura di rete
Quando più azionamenti funzionano in una macchina, la rete di comunicazione deve essere pianificata attentamente. L'indirizzamento del dispositivo, l'instradamento dei cavi, la terminazione, la velocità di aggiornamento, la latenza di controllo e il comportamento in caso di errore influenzano tutti l'affidabilità del sistema.
Diagnostica remota
Le moderne architetture di automazione utilizzano sempre più funzioni di diagnostica remota. Gli allarmi e i dati operativi dell'unità possono aiutare i team di manutenzione a identificare i problemi senza rimuovere immediatamente l'apparecchiatura dal servizio.
Quali funzioni di protezione dovrebbero essere considerate?
Un azionamento a velocità variabile opera tra l'alimentazione elettrica e il motore, pertanto necessita di protezione sia a livello dell'elettronica di potenza che a livello di controllo del motore.
Protezione da sovracorrente
Una corrente eccessiva può essere causata da sovraccarico meccanico, cortocircuito, guasti al motore, parametri errati del motore o improvvisi cambiamenti di carico.
Il convertitore monitora la corrente di uscita e può rispondere in base alla propria strategia di protezione.
Protezione da sovratensione
La tensione del collegamento CC può aumentare a causa di disturbi dell'alimentazione o di energia rigenerativa durante la decelerazione. Il convertitore può attivare una risposta di sovratensione quando il collegamento CC supera l'intervallo consentito.
Protezione da sottotensione
Una bassa tensione di ingresso può influire sul funzionamento del convertitore e sulle prestazioni del motore. Il convertitore monitora le condizioni del collegamento CC e degli ingressi e può rispondere in base alla propria logica di protezione.
Protezione da sovratemperatura
Semiconduttori di potenza, dissipatori di calore, ventole di raffreddamento e altri componenti producono calore durante il funzionamento. I sensori di temperatura possono monitorare le aree critiche e avviare una risposta protettiva quando i limiti vengono superati.
Sovraccarico del motore
Il comportamento termico del motore dipende dalla corrente, dalla velocità, dal raffreddamento e dal servizio operativo. La protezione elettronica da sovraccarico basata su azionamento può utilizzare la corrente del motore e i parametri configurati per stimare il carico termico.
Protezione da guasto a terra e in uscita
Il convertitore è in grado di monitorare condizioni di corrente anomale e rilevare determinati guasti in uscita. I dispositivi di protezione esterni rimangono importanti, perché la protezione dell'azionamento non sostituisce la protezione a monte correttamente progettata.
| Funzione di protezione | Possibile causa | Risposta dell'unità |
|---|---|---|
| Sovracorrente | Sovraccarico, cortocircuito, richiesta di accelerazione | Allarme, limitazione di corrente o intervento |
| Sovratensione | Rigenerazione o disturbo dell'alimentazione | Sgancio, controllo della decelerazione o altra azione protettiva |
| Sottotensione | Calo o interruzione dell'erogazione | Allarme, arresto controllato o scatto |
| Sovratemperatura | Carico elevato, temperatura ambiente elevata, guasto del raffreddamento | Allarme o intervento protettivo |
| Sovraccarico del motore | Carico motore sostenuto eccessivo | Protezione termica o viaggio |
| Guasto in uscita | Cavo motore o guasto al motore | Spegnimento protettivo |
Le impostazioni di protezione richiedono dati motore corretti
Gli algoritmi di protezione spesso dipendono dalla corrente, dalla potenza, dalla tensione, dalla frequenza, dalle caratteristiche termiche o dai limiti operativi configurati del motore.
Dati motore errati possono quindi influenzare sia le prestazioni che il comportamento della protezione.
La protezione esterna resta necessaria
Le funzioni di protezione interna di un convertitore non eliminano la necessità di interruttori automatici, fusibili, sezionatori, messa a terra e pratiche di installazione a monte adeguatamente selezionati.
L’intero impianto elettrico necessita di una protezione coordinata.
Spegnimento sicuro
La sicurezza a livello di macchina può richiedere la rimozione controllata della coppia, ingressi di sicurezza, circuiti di arresto di emergenza, interblocchi o funzioni di sicurezza dedicate.
La sicurezza dovrebbe essere progettata in base alla valutazione del rischio della macchina anziché basarsi esclusivamente su un input di avvio/arresto standard.
In che modo l'ambiente di installazione e il design del mobile influiscono sulla scelta?
Le prestazioni elettriche dipendono in parte da come è installato l'inverter. Lo stesso azionamento può comportarsi diversamente in un piccolo armadio sigillato e un pannello di controllo ben ventilato.
Temperatura ambiente
I semiconduttori di potenza generano calore e la temperatura ambiente determina l'efficacia con cui l'unità può dissiparlo.
Una temperatura ambiente elevata potrebbe richiedere un declassamento della corrente o un raffreddamento aggiuntivo a seconda delle specifiche del prodotto.
Ventilazione
Il flusso d'aria dell'armadio dovrebbe consentire al calore di allontanarsi dal convertitore. Le prese d'aria ostruite, una capacità della ventola inadeguata o una disposizione inadeguata del mobiletto possono aumentare la temperatura interna.
Spazio di montaggio
Gli azionamenti richiedono uno spazio definito intorno alle aperture di ventilazione e alle superfici che generano calore. Le distanze esatte dipendono dal design del prodotto.
Altitudine
Ad altitudini più elevate, la densità dell'aria diminuisce, il che può influire sulle prestazioni di raffreddamento. Alcune installazioni di unità richiedono un declassamento al di sopra delle altitudini specificate.
Polvere e contaminazione
Gli ambienti industriali possono contenere polvere conduttiva, fibre tessili, nebbia d'olio, umidità o contaminanti chimici. I requisiti di protezione e manutenzione dell'involucro dovrebbero riflettere le condizioni del sito.
| Condizioni di installazione | Effetto potenziale | Risposta progettuale |
|---|---|---|
| Temperatura ambiente elevata | Margine di raffreddamento ridotto | Valutazione termica ed eventuale declassamento |
| Flusso d'aria limitato | Accumulo di calore | Migliorare la ventilazione dell'armadio |
| Alta quota | Capacità di raffreddamento ad aria ridotta | Seguire i requisiti di declassamento legati all'altitudine |
| Polvere | Contaminazione dei percorsi di raffreddamento | Custodia adeguata e piano di manutenzione |
| Umidità | Rischio elettrico e di corrosione | Tutela ambientale adeguata |
| Alta frequenza di commutazione | Perdite aggiuntive ed EMI | Parametri corretti e progettazione del cavo |
Considerazioni sulla compatibilità elettromagnetica
La commutazione ad alta frequenza crea emissioni elettromagnetiche. I cavi del motore, la messa a terra, la schermatura, i filtri e la struttura dell'armadio possono influenzare la compatibilità elettromagnetica.
I cavi motore lunghi possono richiedere una considerazione speciale poiché la capacità del cavo può influenzare il circuito di uscita.
Lunghezza cavo motore
La lunghezza massima consentita del cavo motore dipende dal design del convertitore, dalle caratteristiche di commutazione, dall'isolamento del motore, dalla struttura del cavo e da eventuali filtri o reattanze di uscita.
Queste informazioni devono essere confrontate con la documentazione del prodotto prima dell'installazione.
Dissipazione del calore all'interno dell'armadio
È importante tenere conto del calore generato non solo dal convertitore ma anche da contattori, alimentatori, resistori di frenatura, PLC, trasformatori e altri componenti.
Il carico termico totale determina se l'armadio richiede ventole, aria condizionata o un'altra strategia di raffreddamento.
Spaziatura e cablaggio elettrico
Il cablaggio di alimentazione e quello di controllo devono essere instradati in modo appropriato. La separazione della comunicazione sensibile e del cablaggio analogico dai percorsi di commutazione ad alta corrente può ridurre le interferenze.
Come dovrebbe essere gestita l'energia di frenatura, rigenerazione e decelerazione?
Quando un motore elettrico decelera, il sistema rotante non perde istantaneamente la sua energia cinetica. Quell'energia deve andare da qualche parte. A seconda dell'architettura del convertitore, può essere dissipato sotto forma di calore o reimmesso nella rete elettrica.
Da dove viene l'energia rigenerativa
La rigenerazione avviene comunemente quando il carico fa muovere il motore più velocemente della velocità elettrica comandata. Esempi tipici sono la decelerazione ad alta inerzia e l'abbassamento dei carichi.
Il motore si comporta quindi temporaneamente come un generatore, restituendo energia elettrica al collegamento CC del convertitore.
Aumento della tensione del collegamento CC
Senza un percorso di gestione energetica adeguato, l’energia rigenerativa aumenta la tensione del collegamento CC. Se la tensione supera il limite operativo del convertitore, può verificarsi uno scatto per sovratensione.
Resistenza di frenatura
Un resistore di frenatura fornisce un percorso controllato per l'energia rigenerata. Il circuito di frenatura mette in funzione la resistenza quando la tensione del circuito intermedio raggiunge la soglia corrispondente.
Frenata rigenerativa
I sistemi di azionamento rigenerativi possono restituire energia alla rete CA. Ciò è utile quando la rigenerazione avviene frequentemente o dove l'energia di frenatura rappresenta una parte sostanziale del funzionamento della macchina.
| Metodo di gestione dell'energia | Principio fondamentale | Condizione tipica dell'applicazione |
|---|---|---|
| Rampa di decelerazione lunga | Riduce la potenza rigenerativa estendendo il tempo di arresto | Macchine che possono tollerare arresti più lenti |
| Resistenza di frenatura | Converte l'energia rigenerativa in calore | Decelerazione ripetuta o rapida |
| Azionamento rigenerativo | Restituisce energia all'alimentazione CA | Funzionamento rigenerativo frequente o sostanziale |
| Freno meccanico | Utilizza l'attrito fisico per fermare o trattenere il carico | Montacarichi, trattenimento di sicurezza, condizioni di carico stazionario |
Applicazioni di sollevamento
I paranchi e i sistemi di sollevamento richiedono particolare attenzione perché un carico sospeso può azionare il motore durante l'abbassamento. La rigenerazione elettrica e il mantenimento meccanico sono considerazioni separate.
Potrebbe essere necessario un freno meccanico per trattenere il carico quando il motore è fermo.
Macchinari ad alta inerzia
Centrifughe, ventilatori di grandi dimensioni, rulli e apparecchiature azionate da volano possono immagazzinare una notevole energia meccanica.
Il tentativo di arrestare rapidamente un sistema di questo tipo potrebbe superare la capacità di frenatura del convertitore, a meno che non sia installato un sistema di gestione dell'energia adeguato.
Progettazione termica della resistenza di frenatura
Le resistenze di frenatura possono surriscaldarsi durante il funzionamento e necessitano di un'adeguata ventilazione e separazione fisica dai componenti sensibili al calore.
Il ciclo di lavoro del resistore deve essere calcolato in base allo schema operativo effettivo della macchina.
Quali applicazioni industriali possono utilizzare gli azionamenti a velocità variabile?
Gli azionamenti a frequenza variabile sono utilizzati in molti settori industriali perché macchine diverse richiedono velocità e coppia del motore controllate.
Controllo della velocità, accelerazione controllata, controllo della direzione e coordinamento con macchinari a monte o a valle.
Velocità del motore regolabile per controllo del flusso di processo, gestione della pressione e avviamento graduale.
Controllo del flusso d'aria a velocità variabile e accelerazione uniforme per sistemi di ventilazione e di processo.
Velocità controllata, accelerazione ripetibile, comunicazione con PLC e coordinamento tra le sezioni della macchina.
Controllo start-stop, movimento sincronizzato, frenatura e gestione precisa della velocità del trasportatore.
Controllo di velocità e coppia per miscelatori, rulli, estrusori, apparecchiature di avvolgimento e macchine industriali simili.
Sistemi di trasporto
I trasportatori richiedono spesso accelerazioni e decelerazioni graduali. Cambiamenti improvvisi della coppia possono causare lo slittamento della cinghia, l'instabilità del prodotto, shock meccanici o un'usura non necessaria.
Quando più trasportatori funzionano insieme, i riferimenti di velocità possono essere coordinati tramite il PLC o la rete.
Pompe
Le applicazioni con pompe spesso richiedono una variazione di velocità in base alle condizioni del processo. Un azionamento può ricevere un riferimento da un sensore di pressione, un controller di flusso o un PLC e regolare di conseguenza la velocità del motore.
La selezione richiede comunque attenzione al tipo di pompa e al comportamento del carico perché non tutte le pompe hanno caratteristiche di coppia identiche.
Tifosi
I ventilatori possono avere caratteristiche di coppia fortemente dipendenti dalla velocità. Il controllo a velocità variabile può quindi fornire un metodo flessibile per regolare il flusso d'aria.
Le applicazioni dei motori dei ventilatori dovrebbero considerare anche la velocità minima, il raffreddamento del motore e il campo operativo della ventola collegata.
Macchine per l'imballaggio
Le attrezzature per l'imballaggio possono includere diversi motori che funzionano in coordinamento. Gli azionamenti potrebbero richiedere una risposta rapida, un controllo ripetibile della velocità, una comunicazione con il controller della macchina e profili di accelerazione precisi.
Sistemi di avvolgimento e svolgimento
Le macchine avvolgitrici possono richiedere un controllo coordinato di velocità e coppia al variare del diametro del rotolo. Il controllo della tensione può coinvolgere sensori di feedback e strategie di controllo più avanzate.
Miscelatori e agitatori
I miscelatori possono presentare una richiesta di coppia variabile al variare della viscosità del prodotto e delle condizioni di processo. L'elevata coppia di spunto e la capacità di sovraccarico possono quindi essere criteri di selezione importanti.
Macchine utensili
Le macchine utensili possono porre maggiore enfasi sulla risposta dinamica e sulla precisione della velocità. Potrebbe essere necessario integrare la tecnologia di azionamento con architetture di controllo del movimento più sofisticate.
| Applicazione | Requisiti tipici dell'azionamento | Dettaglio importante della selezione |
|---|---|---|
| Trasportatore | Accelerazione e velocità controllate | Coppia di spunto e frenatura |
| Pompa | Velocità variabile | Portata, pressione, raffreddamento del motore |
| Fan | Velocità variabile | Curva di carico e velocità minima |
| Macchina confezionatrice | Controllo veloce e ripetibile | Comunicazione e risposta del PLC |
| Miscelatore | Elevata capacità di avviamento e sovraccarico | Profilo di coppia e variazione del processo |
| Macchina avvolgitrice | Coordinamento di velocità e coppia | Architettura del feedback e del controllo della tensione |
Queste applicazioni dimostrano perché non si può presumere che la stessa potenza nominale dell'inverter sia adatta a ogni macchina. L'azionamento deve essere adattato al carico meccanico, alla strategia di controllo e al ciclo operativo.
Quali errori di selezione comuni dovrebbero evitare gli ingegneri?
Gli errori più comuni nella selezione dell'azionamento si verificano quando il tecnico guarda la potenza nominale del motore e si ferma lì. Una selezione tecnicamente corretta richiede una revisione più ampia.
- Dimensionamento solo in kW:I requisiti di corrente del motore e di sovraccarico dell'applicazione possono essere più importanti della potenza nominale.
- Ignorando la coppia di carico:Un carico a coppia costante può richiedere una selezione di azionamento diversa da un carico a coppia variabile.
- Ignorando le condizioni iniziali:Carichi di avvio pesanti possono richiedere capacità di corrente aggiuntiva.
- Ignorare la frenata:Carichi ad alta inerzia o in diminuzione possono creare una significativa energia rigenerativa.
- Ignorando la temperatura ambiente:Le alte temperature possono richiedere un declassamento del convertitore.
- Ignorando la lunghezza del cavo motore:I cavi lunghi possono influenzare lo stress dell'isolamento e il comportamento elettromagnetico.
- Scelta dell'interfaccia di comunicazione sbagliata:L'azionamento deve corrispondere al PLC e all'architettura di rete.
- Ignorando il raffreddamento del motore:Una coppia elevata continua a bassa velocità può causare il surriscaldamento del motore.
- Utilizzo di parametri motore errati:Dati di messa in servizio inadeguati possono compromettere il controllo e la protezione.
- Ignorare la compatibilità della sostituzione:Un convertitore fisicamente simile potrebbe non avere terminali, dimensioni, funzioni software o strutture dei parametri equivalenti.
Il problema della sola alimentazione
Due motori con la stessa potenza possono avere correnti nominali diverse e caratteristiche di coppia diverse. L'azionamento deve pertanto essere selezionato utilizzando la targa del motore e il profilo di carico effettivo.
L’errore della coppia costante
Un trasportatore, un miscelatore o un estrusore possono richiedere una coppia elevata in tutta la gamma di velocità. La scelta di un convertitore destinato principalmente a carichi a coppia variabile potrebbe non fornire le prestazioni di sovraccarico richieste.
Il problema del ripensamento della frenata
Se una macchina necessita di una decelerazione rapida, i requisiti di frenatura devono essere calcolati prima di ordinare l'azionamento. L'aggiunta successiva di hardware di frenatura può creare problemi al pannello e al layout termico.
Il problema del raffreddamento
Il convertitore e il raffreddamento del motore sono collegati ma non identici. Un convertitore può funzionare entro i propri limiti termici mentre il motore si surriscalda a bassa velocità perché la ventola montata sull'albero ruota troppo lentamente.
Il problema del disadattamento della comunicazione
Una macchina può utilizzare una rete industriale specifica. Scegliere un'unità senza confermare l'opzione di comunicazione richiesta può comportare successive modifiche hardware non necessarie.
Il problema della sostituzione-uguale-equivalente
Quando si sostituisce un vecchio inverter, la nuova unità non dovrebbe essere scelta esclusivamente in base alla vecchia potenza. Gli ingegneri dovrebbero confrontare classe di tensione, corrente, modalità di controllo, terminali, dimensioni, metodo di frenatura, comunicazione, funzioni di sicurezza, software e compatibilità del motore.
Come dovrebbero essere sostituiti o adattati i sistemi esistenti?
La sostituzione di un inverter in una macchina esistente richiede molto più che il semplice confronto tra due numeri di catalogo. Il nuovo azionamento deve integrarsi nell’architettura elettrica, meccanica, di controllo e di sicurezza esistente.
Confermare il motore esistente
Iniziare controllando la targa del motore e le effettive condizioni operative. I motori potrebbero essere stati sostituiti durante la vita della macchina, pertanto il motore installato dovrebbe essere verificato anziché fare affidamento interamente sulla vecchia documentazione.
Registra i parametri esistenti
I parametri importanti possono includere tensione del motore, corrente, frequenza, velocità, tempo di accelerazione, tempo di decelerazione, frequenza minima, frequenza massima, modalità di controllo e impostazioni di protezione.
Controlla le dimensioni fisiche
Un convertitore sostitutivo con la corretta classificazione elettrica potrebbe comunque non riuscire a eseguire il retrofit perché lo spazio dell'armadio è diverso.
Prima di rimuovere l'unità esistente, controllare i fori di montaggio, l'ingresso dei cavi, la ventilazione, la posizione dei terminali e la dissipazione del calore.
Controllare il cablaggio di ingresso e uscita
Confermare la disposizione dell'alimentazione in ingresso, i terminali del motore, il cablaggio di controllo, i contatti dei relè, i segnali analogici, i segnali digitali e i cavi di comunicazione.
Controlla la comunicazione
Se l'azionamento esistente comunica con un PLC o un sistema di supervisione, identificare il protocollo e la mappatura dati richiesta prima della sostituzione.
Rivedere le funzioni di sicurezza
Gli azionamenti moderni possono offrire funzioni legate alla sicurezza che l'azionamento originale non aveva. L'aggiornamento dovrebbe valutare il modo in cui le nuove funzioni di sicurezza interagiscono con l'architettura di sicurezza della macchina.
| Area di riconversione | Cosa verificare | Possibile problema se ignorato |
|---|---|---|
| Motore | Targhetta e dati operativi | Impostazioni di corrente o di controllo errate |
| Mobiletto | Dimensioni e ventilazione | Problemi di montaggio o surriscaldamento |
| Cablaggio | Terminali di alimentazione e controllo | Ritardi nel ricablaggio o collegamenti errati |
| Comunicazione | Protocollo, indirizzamento, mappatura dei dati | Errore di integrazione del PLC |
| Frenata | Resistenza, transistor di frenatura, tempo di arresto | Sovratensione durante la decelerazione |
| Sicurezza | Funzioni di arresto di emergenza e coppia di sicurezza | Architettura di sicurezza incompatibile |
Conversione dei parametri
Diverse famiglie di azionamenti organizzano i parametri in modo diverso. Anche quando il prodotto sostitutivo offre le stesse impostazioni funzionali, i numeri dei parametri e la denominazione possono essere diversi.
Un elenco strutturato di conversione dei parametri può ridurre i tempi di messa in servizio e prevenire l'omissione accidentale di impostazioni importanti.
Autotuning del motore
Dopo l'installazione, potrebbe essere necessaria una routine di autotaratura o di identificazione del motore, a seconda della modalità di controllo selezionata.
Il motore deve essere in condizioni adeguate prima dell'inizio della procedura.
Sequenza di test dopo la sostituzione
- Verificare il cablaggio:Controllare l'alimentazione in ingresso, i collegamenti del motore, il cablaggio di controllo, la messa a terra e i collegamenti di comunicazione.
- Inserisci i dati del motore:Far corrispondere i valori configurati alla targa effettiva del motore.
- Controlla la modalità di controllo:Confermare la strategia operativa richiesta dalla macchina.
- Prova a bassa velocità:Confermare la direzione, la corrente, la vibrazione e il comportamento meccanico di base.
- Prova l'accelerazione:Verificare la risposta alla rampa e alla coppia sotto un carico rappresentativo.
- Decelerazione di prova:Confermare il comportamento del collegamento CC e le prestazioni di frenatura.
- Prova di comunicazione:Verifica i comandi PLC, il feedback sullo stato, gli allarmi e i dati di rete.
- Verifica protezione:Controllare i limiti configurati e le reazioni agli errori secondo la procedura di messa in servizio.
Cosa dovrebbe includere le specifiche di un inverter professionale?
Una specifica professionale fornisce al fornitore e al team di ingegneri informazioni sufficienti per identificare la corretta configurazione del prodotto senza fare affidamento su supposizioni.
| Area delle specifiche | Informazioni da definire | Perché è importante |
|---|---|---|
| Applicazione | Trasportatore, pompa, ventola, miscelatore, imballaggio, macchina utensile, ecc. | Determina le caratteristiche di controllo e carico |
| Tipo di motore | Tipo a induzione, a magnete permanente, sincrono o definito | Determina la compatibilità del controllo |
| Tensione del motore | Tensione nominale del motore | Garantisce la compatibilità elettrica |
| Corrente del motore | Corrente nominale in ampere | Supporta il dimensionamento accurato dell'unità |
| Potenza del motore | kW o HP nominali | Fornisce un riferimento per il dimensionamento di base |
| Gamma di velocità | Velocità operativa minima, normale e massima | Determina i requisiti di controllo |
| Sovraccarico | Corrente di sovraccarico e durata richieste | Adatta la capacità di azionamento al servizio della macchina |
| Frenata | Tempo di arresto, inerzia, resistenza o requisiti rigenerativi | Determina l'architettura di gestione dell'energia |
| Comunicazione | Protocollo PLC e dati richiesti | Garantisce l'integrazione dell'automazione |
| Ambiente | Temperatura, altitudine, umidità, polvere | Determina l'idoneità dell'installazione |
| Mobiletto | Dimensioni disponibili e modalità di raffreddamento | Conferma l'installazione fisica |
| Sicurezza | Funzioni di sicurezza e interfacce richieste | Allinea le funzioni di guida con la sicurezza della macchina |
Inizia con l'applicazione della macchina
Identificare cosa sta azionando il motore e descrivere il carico meccanico. La stessa potenza nominale del motore può servire ad applicazioni radicalmente diverse.
Fornire informazioni complete sulla targa del motore
Includere la tensione, la corrente, la frequenza, la velocità nominale, la potenza, la disposizione dei collegamenti e il tipo di motore del motore, ove disponibile.
Definire il raggio d'azione
Indicare la velocità minima, la velocità normale, la velocità massima, la frequenza di avvio, la frequenza di arresto e la quantità di tempo che la macchina trascorre nei diversi punti operativi.
Definire il sovraccarico e la coppia di picco
Se la macchina presenta avviamenti pesanti, carichi d'urto o brevi periodi di coppia elevata, queste condizioni devono essere indicate chiaramente.
Definire la frenata
Specificare il tempo di arresto desiderato, l'inerzia del carico, la frequenza di frenatura e se l'applicazione richiede un resistore, un sistema rigenerativo o un freno meccanico.
Definire l'architettura di controllo
Indicare se la macchina utilizza controlli locali, I/O digitali, riferimenti analogici, comunicazione PLC, Ethernet industriale o una piattaforma di movimento di livello superiore.
Definire le condizioni ambientali
La temperatura ambiente, la temperatura dell'involucro, l'umidità, l'altitudine, la polvere e altri fattori ambientali possono influenzare il campo operativo consentito.
Definire i vincoli fisici
Per l'installazione a pannello, fornire larghezza, altezza, profondità, percorso dei cavi, spazio di ventilazione e limitazioni dei fori di montaggio disponibili.
L'identificazione del modello è particolarmente importante per i prodotti industriali di marca
Quando si acquista un inverter di marca consolidata, è importante il codice esatto del modello. Piccole modifiche al suffisso di un modello possono corrispondere a diverse classi di tensione, valori nominali, opzioni, interfacce di comunicazione o generazioni di hardware.
Gli acquirenti devono pertanto fornire la targa dati o il codice prodotto esistente completo quando sostituiscono un'unità installata.
- Identificare la macchina:Definire le apparecchiature azionate, il ciclo operativo e i requisiti del processo.
- Registrare i dati del motore:Confermare potenza, corrente, tensione, frequenza, velocità e tipo di motore.
- Definire il comportamento del carico:Identificare coppia costante, coppia variabile, inerzia elevata o altre caratteristiche di carico.
- Definire il controllo:Specificare l'intervallo di velocità, la modalità di controllo, il feedback e i requisiti di risposta.
- Definire la frenata:Stabilire il tempo di decelerazione e le condizioni rigenerative.
- Definire la comunicazione:Identificare il protocollo PLC, l'interfaccia e i dati di stato richiesti.
- Ambiente di revisione:Confermare la temperatura, l'altitudine, la polvere, l'umidità e le condizioni di raffreddamento.
- Rivedi la forma fisica:Confermare le dimensioni dell'unità, il montaggio, i terminali e l'accesso ai cavi.
- Conferma modello:Verificare il codice articolo completo, la classe di tensione, la corrente nominale e le opzioni disponibili.
- Pianificare la messa in servizio:Preparare i parametri del motore, la logica di controllo, le procedure di test e le impostazioni di backup.
Cosa dovrebbe fornire un acquirente quando richiede un preventivo a un fornitore?
- Targa motore completa:Includere potenza, tensione, corrente, frequenza e velocità.
- Modello di inverter esistente:Fornire il numero di modello completo per le richieste di sostituzione.
- Descrizione della macchina:Spiegare le caratteristiche dell'applicazione e del carico.
- Alimentazione in ingresso:Stato della tensione, della fase e della frequenza di alimentazione.
- Requisito di controllo:Specificare i requisiti di controllo locale, I/O, analogici o di comunicazione.
- Condizione di frenata:Indicare se è necessario l'arresto rapido o il funzionamento rigenerativo.
- Condizioni di installazione:Fornire le dimensioni dell'armadio e le informazioni ambientali, ove pertinente.
Questo livello di informazioni rende più semplice per un fornitore identificare un prodotto tecnicamente compatibile invece di fare affidamento su una raccomandazione generica sulla gamma di potenza.
Per i progetti di sostituzione e approvvigionamento, l'identificazione accurata del modello è particolarmente preziosa perché i prodotti di automazione industriale di marca sono spesso disponibili in diverse varianti strettamente correlate.
Domande frequenti
Qual è la funzione principale di un inverter Lenze?
Il suo ruolo principale è regolare il funzionamento del motore controllando le condizioni di uscita elettrica come frequenza e tensione. A seconda della specifica famiglia di prodotti, l'inverter può anche fornire controllo di rampa, controllo di coppia, funzioni di frenatura, diagnostica, comunicazione e integrazione di automazione.
Un inverter può controllare la velocità del motore?
SÌ. Regolando la frequenza di uscita e la tensione corrispondente in base alla strategia di controllo selezionata, un convertitore di frequenza può regolare la velocità del motore entro l'intervallo operativo specificato.
È necessario selezionare un inverter in base alla potenza o alla corrente del motore?
Entrambi sono importanti, ma la corrente nominale del motore è particolarmente importante perché gli stadi di uscita del convertitore sono progettati in base alla capacità di corrente. È necessario considerare anche il requisito di sovraccarico dell'applicazione poiché macchine con la stessa potenza del motore possono sottoporre l'azionamento a requisiti molto diversi.
Cos'è il controllo V/f?
Il controllo V/f mantiene una relazione definita tra tensione di uscita e frequenza. È un metodo di controllo relativamente semplice e può essere adatto per applicazioni in cui è sufficiente il controllo di base della velocità.
Cos'è il controllo vettoriale sensorless?
Il controllo vettoriale sensorless stima il comportamento del motore e regola il flusso e la coppia senza richiedere un encoder fisico di velocità in molte applicazioni. Può fornire prestazioni dinamiche e a bassa velocità migliorate rispetto al controllo V/f di base.
Quando è utile il feedback dell'encoder?
Il feedback dell'encoder può essere utile quando la macchina richiede una regolazione della velocità più rigorosa, una migliore risposta dinamica o un controllo basato sul feedback. La necessità dipende dall'applicazione e dalle capacità della famiglia di azionamenti selezionata.
Cosa causa l'intervento di un inverter per sovratensione durante l'arresto?
La rapida decelerazione di un carico ad alta inerzia può restituire energia dal motore al collegamento CC del convertitore, provocando un aumento della tensione del collegamento CC. A seconda dell'applicazione, potrebbero essere necessari una rampa di decelerazione più lunga, un resistore di frenatura, un sistema rigenerativo o un altro metodo di frenatura appropriato.
Ogni applicazione necessita di un resistore di frenatura?
No. La necessità dipende dall'inerzia del carico, dal tempo di arresto, dal ciclo operativo, dalla velocità e dall'energia rigenerativa. Le applicazioni a bassa inerzia con decelerazione lenta potrebbero non richiederne uno, mentre le macchine ad inerzia elevata o che si arrestano frequentemente potrebbero richiedere hardware di frenatura.
Un inverter può controllare una pompa?
SÌ. Gli azionamenti a velocità variabile vengono comunemente utilizzati con le pompe per regolare la velocità del motore in base ai requisiti del processo. L'esatta strategia di controllo dovrebbe considerare il tipo di pompa, le condizioni di flusso, la velocità minima, il raffreddamento del motore e il sistema di controllo del processo.
Un inverter può controllare un trasportatore?
SÌ. Le applicazioni di trasporto utilizzano spesso azionamenti per il controllo della velocità, l'accelerazione graduale, l'arresto controllato, il funzionamento in avanti e all'indietro e il coordinamento con altre sezioni della macchina.
Perché la corrente del motore è importante nella scelta di un azionamento?
I componenti di uscita dell'azionamento sono progettati per livelli di corrente specifici. Due motori con la stessa potenza nominale possono avere correnti nominali diverse, pertanto il convertitore di frequenza deve essere adattato alla corrente effettiva sulla targa del motore e ai requisiti di sovraccarico dell'applicazione.
Un inverter può far funzionare un motore a bassa velocità in modo continuo?
Dipende dal motore e dall'applicazione. Un motore autoraffreddato standard può perdere capacità di raffreddamento a bassa velocità. Se è necessaria una coppia elevata in modo continuo a bassa velocità, potrebbe essere necessaria una ventola di raffreddamento indipendente o un altro sistema di raffreddamento del motore.
Come comunica un inverter con un PLC?
A seconda del prodotto e della configurazione, la comunicazione può utilizzare I/O digitali, segnali analogici, reti di bus di campo o Ethernet industriale. L'azionamento può scambiare comandi, informazioni di stato, valori operativi, allarmi e dati diagnostici con il PLC.
È possibile collegare un azionamento a un HMI?
SÌ. Un HMI può visualizzare i parametri dell'azionamento, gli stati operativi, gli allarmi e i valori di processo selezionati. Può anche fornire parametri autorizzati e funzioni di comando a seconda dell'architettura di automazione.
Quali condizioni ambientali dovrebbero essere controllate?
Condizioni importanti includono la temperatura ambiente, la temperatura dell'armadio, l'altitudine, l'umidità, la polvere, la nebbia d'olio, le vibrazioni, la ventilazione e altre contaminazioni. Questi fattori possono influenzare la capacità del convertitore e l'idoneità all'installazione.
Perché la lunghezza del cavo motore è importante?
I cavi motore lunghi aumentano la capacità del cavo e possono influenzare il comportamento della forma d'onda di uscita e lo stress dell'isolamento. La lunghezza consentita del cavo deve essere verificata confrontandola con la documentazione tecnica del convertitore e con eventuali filtri o reattanze di uscita richiesti.
Un inverter diverso può sostituire un azionamento Lenze esistente?
Potrebbe essere possibile una sostituzione con un'altra famiglia di prodotti, ma dovrebbe essere trattata come una sostituzione tecnica piuttosto che come un presupposto diretto di equivalenza. È necessario confrontare tensione, corrente, modalità di controllo, frenatura, dimensioni, terminali, comunicazione, software, funzioni di sicurezza e compatibilità del motore.
Cosa è necessario controllare quando si sostituisce un'unità esistente?
Controllare il numero completo del modello esistente, i dati del motore, la tensione di alimentazione, la corrente nominale, le dimensioni dell'armadio, i terminali, il sistema di frenatura, il cablaggio di controllo, la comunicazione PLC, le interfacce di sicurezza, la lunghezza del cavo e le impostazioni dei parametri esistenti.
Cos'è la capacità di sovraccarico di un azionamento?
La capacità di sovraccarico indica la quantità di corrente che l'unità può fornire al di sopra della sua potenza nominale continua per una durata definita. Le specifiche esatte del sovraccarico variano in base al prodotto e alla categoria di applicazione, quindi il funzionamento richiesto della macchina deve essere confrontato con la classificazione del produttore.
Perché un convertitore può surriscaldarsi anche quando il motore non è completamente carico?
La temperatura del convertitore dipende dalle perdite di commutazione, dalla temperatura ambiente, dalla ventilazione dell'involucro, dalla frequenza portante, dalla spaziatura di installazione e da altre condizioni. Un convertitore può funzionare vicino a un limite termico a causa di uno scarso raffreddamento anche quando il carico del motore è moderato.
È possibile utilizzare lo stesso azionamento sia per le pompe che per i trasportatori?
Possibilmente, se l'unità supporta entrambe le applicazioni e i valori nominali sono appropriati. Tuttavia, la strategia di controllo, i requisiti di sovraccarico, la frenatura e le caratteristiche di carico possono differire sostanzialmente tra una pompa e un trasportatore, pertanto è necessario verificare l'esatta configurazione.
Quali informazioni dovrebbe ricevere un fornitore per l'abbinamento del prodotto?
Le informazioni utili includono il modello completo dell'inverter, i dati di targa del motore, la tensione di alimentazione, il tipo di applicazione, l'intervallo di velocità richiesto, la condizione di sovraccarico, i requisiti di frenatura, il protocollo di comunicazione, le dimensioni dell'armadio e l'ambiente di installazione.
Un fornitore di azionamenti è uguale a un produttore di azionamenti?
No. Un fornitore o un distributore può reperire, identificare, abbinare e fornire convertitori di frequenza industriali con marchio senza essere il produttore originale. Per i progetti di approvvigionamento, la capacità del fornitore di identificare il modello e la configurazione corretti è particolarmente importante.
In che modo una migliore scelta degli inverter può migliorare il controllo dei motori industriali?
Il controllo dei motori industriali funziona meglio quando l'azionamento viene considerato come parte dell'intera macchina anziché come un componente elettrico isolato. Il motore, il carico meccanico, l'architettura di controllo, il sistema di frenatura, l'armadio, il PLC, la rete di comunicazione e i dispositivi di protezione influenzano tutti la configurazione richiesta.
Il primo passo è capire la macchina. Un trasportatore, una pompa, una ventola, un miscelatore, una macchina confezionatrice, un sistema di avvolgimento e una macchina utensile possono tutti richiedere un comportamento diverso del motore anche quando i loro motori hanno potenze nominali simili.
I dati del motore forniscono la base elettrica. È necessario conoscere la tensione nominale, la corrente, la frequenza, la velocità, il tipo di motore e il collegamento. Le caratteristiche di carico aggiungono quindi il livello successivo: coppia iniziale, coppia continua, inerzia, accelerazione, decelerazione, intervallo di velocità e carico di sovraccarico.
Il metodo di controllo dovrebbe essere selezionato in base a questi requisiti. Il controllo V/f di base può essere sufficiente per applicazioni semplici, mentre il controllo vettoriale sensorless o ad anello chiuso può fornire migliori prestazioni di coppia e velocità quando la macchina lo richiede.
La frenata richiede un'attenzione particolare. Le macchine e i sistemi di sollevamento ad alta inerzia possono rigenerare una quantità significativa di energia durante la decelerazione. La soluzione corretta può comportare una rampa di arresto più lunga, una resistenza di frenatura, un sistema rigenerativo o un freno meccanico a seconda dell'applicazione.
La comunicazione è diventata anche una parte centrale della moderna integrazione degli azionamenti industriali. I/O digitali, segnali analogici, reti di bus di campo ed Ethernet industriale possono collegare l'azionamento a un PLC e a un sistema di automazione più ampio. Il protocollo corretto e la mappatura dei dati dovrebbero pertanto essere definiti prima dell’appalto.
La progettazione ambientale è altrettanto importante. La temperatura ambiente, la ventilazione dell'armadio, l'altitudine, la polvere, l'umidità, la lunghezza del cavo motore, la compatibilità elettromagnetica e i vincoli fisici di montaggio possono tutti influire sul corretto funzionamento.
Per gli appalti e le attività di sostituzione, l'identificazione del modello merita un'attenzione particolare. Un azionamento industriale di marca può essere offerto in diverse versioni strettamente correlate con diverse classi di tensione, capacità di corrente, interfacce, dimensioni o opzioni. È pertanto opportuno verificare il codice completo del modello prima della scelta del prodotto.
Quando si acquista alenze-invertersoluzione, l'approccio più valido per l'approvvigionamento consiste nel soddisfare innanzitutto i requisiti esatti del modello e dell'applicazione, quindi verificare la compatibilità del motore, le funzioni di controllo, la comunicazione, la frenatura, le condizioni di installazione e la documentazione.
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