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Nozioni base sui variatori di frequenza (VFD)

I variatori di frequenza (Variable Frequency Drives, VFD) sono componenti di macchinari spesso compatti e facili da integrare nella maggior parte dei dispositivi elettronici. Controllano la velocità di funzionamento di un dispositivo elettronico gestendo la quantità di correnti variabili che lo attraversano.

Identificazione

I variatori di frequenza sono apparecchiature elettroniche che fungono da sistemi per controllare le frequenze variabili presenti nelle correnti alternate. Sono considerati un tipo di azionamento a velocità regolabile (adjustable speed drive), che controlla la velocità del macchinario.

Funzionamento

I VFD gestiscono la frequenza presente nella potenza elettrica proveniente dal motore. Il motore controlla velocità, coppia, direzione e potenza. Sei diodi — conduttori unidirezionali di elettricità situati nel convertitore — costituiscono la sezione di ingresso del driver. Le semionde negative delle forme d'onda vengono convertite in semionde positive. La forma d'onda passa poi all'inverter, dove la tensione DC viene trasformata in tensione AC. La maggior parte degli inverter moderni genera un'uscita AC con tensione e frequenza variabili. La scheda di controllo del drive determina la frequenza di portata (carrier frequency) decidendo quanto spesso i circuiti di controllo vengono accesi e spenti; questa frequenza controlla la velocità del macchinario.

Vantaggi

I variatori di frequenza sono utilizzati in vari sistemi: ventilazione, pompe, trasportatori e azionamenti per utensili macchina. Sono essenziali per apparecchiature che devono funzionare a velocità diverse. Nei sistemi di ventilazione, il VFD permette di risparmiare energia generando solo la potenza necessaria per una corretta ventilazione.

Tipologie

I tipi principali sono: a tensione costante, a corrente costante e cicloconvertitori. Nei convertitori a tensione costante, la tensione DC intermedia è costante. In quelli a corrente costante, la corrente viene erogata quasi costantemente grazie all'induttanza posta tra il raddrizzatore d'ingresso e il ponte d'uscita. Nei cicloconvertitori, ogni terminale d'uscita è collegato alla fase d'ingresso corretta.

Caratteristiche

Un VFD è composto da motore AC, controller e interfaccia operatore. Il motore è un motore a induzione trifase; il controller è un convertitore di potenza elettronico a stato solido; l'operatore è il pannello di controllo che permette a un essere umano di avviare e arrestare il dispositivo. Il motore può essere di due tipi: AC o DC.

Prospettive future

In futuro i variatori di frequenza saranno più piccoli, più economici, sempre più affidabili e facili da usare.