In Europa sono in funzione circa otto milioni di motori elettrici, che consumano circa la metà dell’elettricità utilizzata dall’intero continente. Gli azionamenti a velocità variabile (VSD) e gli avviatori statici consentono di ridurre il consumo energetico di un motore grazie al controllo sulla potenza utilizzata che offrono agli operatori. Ma qual è la scelta migliore?
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Cos’è un avviatore statico?
Gli avviatori statici a stato solido si avvalgono di dispositivi a semiconduttori per ridurre temporaneamente la tensione sui terminali del motore. Questo consente di controllare la corrente del motore per ridurre lo spunto e limitare la coppia sull’albero. Come suggerisce il nome, gli avviatori statici consentono di avviare il carico con maggiore gradualità limitando le tensione al motore e riducendo la coppia.
Oltre a ridurre il consumo energetico, un avviatore statico a tensione ridotta contribuisce alla protezione del motore e delle apparecchiature collegate da possibile danni controllando la tensione sui terminali. Questo limita la corrente di spunto e riduce le sollecitazioni meccaniche che si verificano all’avvio del motore. Aumentando gradualmente la tensione sui terminali del motore, l’avviatore statico consente di regolare meglio l’accelerazione del motore fino alla velocità nominale. Gli avviatori statici possono inoltre garantire una rampa graduale anche per l’arresto, che se improvviso potrebbe creare problemi alle apparecchiature collegate.
Cos’è un azionamento a velocità variabile (VSD)?
Come suggerisce il nome, il VSD è un dispositivo di controllo che varia la velocità di funzionamento di un motore. Un VSD, a volte detto semplicemente azionamento, inverter o convertitore di frequenza (VFD), è in grado di controllare la velocità del motore durante il ciclo d’avvio e d’arresto, ma anche durante il funzionamento.
I VSD convertono l’alimentazione in entrata a frequenza e tensione costante in una sorgente a frequenza e tensione regolabile per controllare la velocità di un motore a induzione in Ca. I VSD consentono di controllare l’avvio, l’arresto e l’accelerazione, nonché la coppia dinamica durante il funzionamento del motore.
Quale scegliere?
La scelta tra un avviatore statico o un VSD dipende sostanzialmente dall’applicazione. Gli avviatori statici sono più piccoli e più economici rispetto ai VSD, specialmente nelle applicazioni a maggiore potenza. I VSD sono più ingombranti e generalmente più costosi rispetto agli avviatori statici. Tuttavia, nonostante i VSD possano essere inizialmente più dispendiosi, garantiscono notevoli risparmi energetici e quindi riducono i costi operativi nell’arco della vita utile del dispositivo, abbassando il costo totale di proprietà.
Un altro vantaggio offerto dai VSD è il controllo della velocità, poiché consentono tempi di accelerazione costanti sull’intero intervallo operativo del motore, non solo all’avvio. I VSD assicurano inoltre maggiore flessibilità di funzionamento rispetto agli avviatori statici, con in più la disponibilità di informazioni diagnostiche digitali.
Detto questo, è importante notare che il costo di un VSD può essere inizialmente dal doppio al triplo rispetto a quello di un avviatore statico. Di conseguenza, se un’accelerazione costante e il controllo della coppia non sono requisiti essenziali e l’applicazione richiedo solo di limitare la corrente all’avvio, un avviatore statico potrebbe essere una soluzione più conveniente.
Applicazioni con avviatori statici
Gli avviatori statici sono l’ideale per applicazioni dove sono soprattutto l’avvio o l’arresto che richiedono una rampa di velocità e il controllo della coppia, oppure quando è richiesto un avvio controllato graduale per evitare picchi di coppia e di carichi tensili nel sistema meccanico. Questo può essere importante per nastri trasportatori, sistemi con trazione a nastro, ingranaggi o giunti. Gli avviatori dinamici sono inoltre adatti ai sistemi di tubazioni nei quali è bene evitare picchi di pressione, detti anche ‘colpi d’ariate’, quando un fluido cambia velocità troppo rapidamente.
Applicazioni con VSD
I VSD sono l’ideale per le applicazioni che richiedono il pieno controllo della velocità. Grazie al controllo personalizzabile, i VSD possono ridurre la potenza quando non è richiesta e aumentarla quando serve. Questo è perfetto per le applicazioni manifatturiere, nelle quali le apparecchiature vengono utilizzate per più processi.
Si prenda ad esempio uno stabilimento per prodotti alimentari. Su una linea di produzione che elabora diversi tipi di prodotti — che richiede diverse apparecchiature operanti a diverse temperature di cottura — un ventilatore potrebbe dover regolare continuamente la propria potenza per garantire sempre un raffreddamento ottimale. In una situazione come questa, la possibilità di regolare la velocità del ventilatore consente di risparmiare notevoli quantità di energia rispetto a un ventilatore sempre attivo alla velocità massima, oppure che viene spento e riacceso più volte per ogni turno.
Con otto milioni di motori operanti in tutta Europa, l’utilizzo di VSD o di avviatori statici offre grandi opportunità di risparmio energetico. Per i produttori, queste aggiunte relativamente economiche alla propria struttura possono inoltre risultare in notevoli risparmi sui costi.
