Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
In particolare, la differenza tra un motore a inverter e un motore standard. Potrebbe sembrare un piccolo dettaglio, ma credetemi, scegliere il motore sbagliato per le vostre esigenze può causare grossi problemi. Potreste ritrovarvi con un motore che non dura o che non svolge bene il suo lavoro. Questo breve articolo vi aiuterà a capire questi due tipi di motore. Se desiderate che il vostro motore funzioni bene e risparmiate denaro, continuate a leggere!
Un motore standard, spesso chiamato motore per uso generale, è il tipo di motore che si vede in molte cose quotidiane. Si pensi a ventilatori, pompe o apparecchiature semplici che devono solo accendersi e funzionare a una velocità stabile. Questo tipo di motore è tipicamente un motore a induzione, generalmente con un rotore a gabbia di scoiattolo. Questi motori elettrici sono realizzati per funzionare con corrente alternata pulita, come quella che proviene direttamente dalla presa di corrente.
I motori standard si aspettano normalmente un flusso regolare e uniforme di energia elettrica, di solito un'onda sinusoidale a 60 Hz (60 volte al secondo in Nord America). In queste condizioni svolgono bene il loro compito. Il motore riceve la potenza necessaria e funziona senza problemi. Un motore tipico è costruito per un ciclo di lavoro specifico, ovvero per la frequenza con cui funziona e si riposa. Se si cerca di far fare a questo tipo di motore un lavoro eccessivo, come la regolazione costante della velocità, il motore potrebbe non essere soddisfatto.
In genere, questi motori non dispongono di componenti speciali per gestire una potenza elevata. Il loro sistema di isolamento è buono per un uso regolare, ma non per le condizioni difficili che un inverter può imporre. Un motore standard è un cavallo di battaglia per i lavori di base. Per molti anni, questo è stato il tipo di motore più utilizzato per quasi tutti i lavori. Il motore è semplice e porta a termine il lavoro quando le esigenze sono fondamentali.
Parliamo ora di un motore con inverter. Potreste anche sentirlo chiamare motore a servizio dell'inverter o motore classificato per l'inverter. La differenza principale è che i motori con inverter sono progettati specificamente per funzionare con un inverter, noto anche come variatore di frequenza (o VFD). Si tratta di un aspetto importante perché l'inverter modifica l'alimentazione del motore in modo che possa funzionare a velocità diverse. Ciò è eccellente per le attività a velocità variabile.
Un motore con inverter ha caratteristiche particolari. In genere è dotato di un sistema di isolamento migliore. Questo speciale isolamento del motore è in grado di gestire le sollecitazioni elettriche e i picchi di tensione che un inverter può produrre. È come indossare un impermeabile migliore durante un temporale. Inoltre, questo motore è progettato per funzionare più freddamente, soprattutto a velocità ridotte. Un motore standard potrebbe surriscaldarsi se si cerca di farlo funzionare troppo lentamente con un inverter, perché anche la ventola di raffreddamento, collegata all'albero del motore, rallenta.
Questo tipo di motore offre una gamma di velocità più ampia rispetto ai motori standard. In genere è in grado di fornire una coppia continua (cioè una potenza di rotazione) anche quando la velocità del motore cambia notevolmente. Alcuni motori a inverter possono persino fornire una coppia massima a velocità zero! Ciò significa che il motore ha una solida potenza di tenuta anche quando non sta girando. Il motore è costruito per sopportare lo speciale tipo di potenza erogata da un inverter.
Un inverter altera la potenza in modi diversi da quelli previsti per un motore standard. Un motore standard si aspetta una potenza regolare, ma un inverter crea una forma d'onda elettrica più complessa per gestire la velocità del motore.
Questo tipo di potenza può essere molto dannosa per un motore. L'isolamento di un motore standard può rompersi più rapidamente a causa dei picchi di tensione dell'inverter. Questo può portare al cedimento del motore prima di quanto ci si aspetterebbe. Inoltre, un motore standard potrebbe surriscaldarsi quando viene fatto funzionare a velocità ridotta da un inverter. La ventola è solitamente collegata all'albero del motore, quindi quando il motore rallenta, anche la ventola rallenta e non può raffreddare il motore a sufficienza.
L'utilizzo di un motore non progettato per un inverter può anche causare altri problemi, come l'usura rumorosa dei cuscinetti. Il motore verrebbe sottoposto a uno stress che non è mai stato progettato per gestire. Pertanto, anche se è possibile far funzionare temporaneamente un motore standard con un inverter, di solito non è un'idea eccellente per un uso affidabile a lungo termine. Il motore deve essere pronto ad affrontare le sollecitazioni inviate dall'inverter.
Un inverter, o VFD (acronimo di Variable Frequency Drive), è una scatola di elettronica piuttosto creativa. Il suo compito principale è quello di regolare la velocità di un motore. Lo fa cambiando la frequenza della corrente alternata che va al motore. Ad esempio, in Nord America l'alimentazione standard è di 60 Hz. Un inverter può trasformarla in 30 Hz per far funzionare il motore a metà velocità, o in 90 Hz per farlo girare molto più velocemente.
Tuttavia, ecco un punto chiave: l'inverter non produce un'onda sinusoidale perfetta e regolare come quella che si ottiene dalla rete elettrica. Al contrario, la maggior parte dei moderni VFD utilizza una tecnica chiamata modulazione di larghezza di impulso (PWM). Ciò significa che l'inverter invia al motore impulsi di tensione molto rapidi. Questi impulsi forniscono al motore una tensione e una frequenza medie che lo fanno funzionare alla velocità desiderata. Questo segnale PWM consente un controllo preciso della velocità.
Sebbene il PWM sia eccellente per gestire la velocità, questi impulsi rapidi possono produrre picchi di tensione. Questi picchi di tensione possono essere molto più elevati della normale tensione prevista dal motore. Questo è uno dei motivi principali per cui un motore con inverter richiede un isolamento migliore. L'inverter aiuta il motore a fare di più, ma il motore deve essere sufficientemente forte per la potenza unica dell'inverter. L'uscita a frequenza variabile dell'inverter è fondamentale per questa procedura a velocità variabile.
Quindi, quando è necessario utilizzare un motore con inverter? La risposta immediata è: ogni volta che si prevede di utilizzare un VFD (Variable Frequency Drive) o un inverter per un uso più che occasionale e leggero. Se i requisiti dell'applicazione prevedono la modifica periodica della velocità del motore o il funzionamento del motore a velocità ridotta per periodi molto lunghi, un motore con inverter è di norma il motore giusto.
Pensate a lavori come un nastro trasportatore che deve accelerare o rallentare, o una pompa che deve regolare il suo flusso. Questi sono gli esempi ideali in cui un motore con inverter è perfetto. Inoltre, per le applicazioni che richiedono una coppia costante in un'ampia gamma di velocità, questo tipo di motore è indispensabile. Un motore standard può perdere la sua coppia alle basse velocità quando viene azionato da un inverter. Questo motore fornisce una coppia costante.
Se avete bisogno di un controllo preciso della velocità o di prestazioni dinamiche elevate (il che significa che il motore può cambiare velocità in modo rapido e corretto), un motore con inverter, spesso abbinato a un encoder per il feedback, è la soluzione ideale. L'encoder comunica all'inverter le informazioni specifiche sulla velocità e sulla posizione del rotore. Per le applicazioni a coppia costante, come i miscelatori o gli estrusori, un motore con inverter è costruito per occuparsi dei lotti. Quando un motore è fortemente sollecitato quando funziona con un inverter, è questo il caso.
Qualcuno tenta di risparmiare un po' di soldi utilizzando un motore standard con un inverter quando in realtà non dovrebbe farlo. Cosa può andare storto? Beh, molti punti. Innanzitutto, il motore può surriscaldarsi. La ventola di raffreddamento di un motore standard rallenta insieme al motore. A bassa velocità, il motore non riceve un raffreddamento sufficiente e può diventare molto caldo. Questo calore danneggia l'isolamento e i cuscinetti.
I picchi di tensione dell'uscita PWM dell'inverter possono attaccare il sistema di isolamento del motore. L'isolamento di un motore standard non è in genere progettato per resistere ai picchi di tensione più elevati. Con il tempo, l'isolamento può rompersi, provocando un cortocircuito e la morte del motore. Questo è uno dei modi più comuni in cui un motore standard si guasta quando viene utilizzato con un inverter.
Si potrebbero inoltre sentire rumori insoliti dal motore o vedere correnti sull'albero del motore che causano problemi al sistema di cuscinetti. Il motore potrebbe non essere in grado di fornire una coppia adeguata, soprattutto alle basse velocità, e quindi non riuscire a portare il carico a regime o a mantenerlo in movimento. In altre parole, l'utilizzo di un motore standard al posto di un motore con inverter può causare guasti precoci al motore, perdita di tempo nella produzione e maggiori spese in futuro. Il motore non è semplicemente costruito per questo tipo di lavoro.
La scelta tra un motore standard e un motore con inverter si riduce alla comprensione delle proprie esigenze. La prima domanda è: questo motore sarà regolato da un inverter o da un VFD? Se la risposta è sì, un motore con inverter è di solito la scelta più sicura e migliore per il motore e il sistema di azionamento.
Successivamente, pensate ai requisiti dell'applicazione. Qual è il range di velocità richiesto? Il motore deve funzionare a basse velocità per lunghi periodi? Deve creare una coppia costante in tutta la gamma di velocità? Qual è il ciclo di lavoro del motore? La risposta a queste domande aiuta a determinare il motore più adatto. Se state sostituendo un motore, verificate i dati di targa del motore attuale, ma considerate anche se l'applicazione è cambiata.
Se avete bisogno di una velocità precisa, di un funzionamento a velocità variabile o se il motore fa parte di un sistema che richiede prestazioni dinamiche elevate, dovete orientarvi verso un motore con inverter. Se il motore deve semplicemente attivarsi e funzionare a una velocità singola e stabile alimentata direttamente dalla corrente alternata (come un semplice ventilatore), un motore standard o un motore per uso generico probabilmente farà il suo lavoro alla perfezione. Anche la consulenza di un esperto di motori può aiutarvi a trovare il motore adatto alle vostre esigenze.
È mai possibile utilizzare un inverter con un motore standard? Occasionalmente sì, ma con grandi "se" e "ma". Se un motore standard viene fatto funzionare da un inverter solo per un intervallo di velocità molto limitato, ad esempio non troppo al di sotto della sua normale velocità di 60 Hz, e non per periodi molto lunghi a queste velocità ridotte, potrebbe andare bene. Inoltre, se il motore è sovradimensionato per il carico, potrebbe gestire meglio lo stress aggiunto.
Alcuni aggiungono filtri speciali tra l'inverter e il motore standard per sopprimere i picchi di tensione. Questo può contribuire a proteggere l'isolamento del motore. Esistono anche reattori di linea che possono essere utili. Tuttavia, questi aggiungono costi e complessità. Inoltre, è necessario prestare molta attenzione al surriscaldamento del motore. Un motore TEFC (Totally Enclosed Fan-Cooled) di progettazione standard avrà difficoltà a velocità ridotte.
Tuttavia, ecco il mio consiglio sincero: se ci si appresta a utilizzare regolarmente un inverter per il controllo della velocità variabile, in genere è meglio acquistare un motore per uso inverter. Cercare di far funzionare un motore standard per il quale non è stato progettato porta solitamente a problemi successivi. La tranquillità e l'affidabilità che si ottengono utilizzando il motore giusto per il lavoro, come un motore con inverter, spesso valgono il costo iniziale aggiuntivo. È necessario riflettere attentamente sull'opportunità di utilizzare un motore standard con un inverter.
Se si considerano un motore standard e un motore a inverter dall'esterno, possono sembrare abbastanza simili. Tuttavia, all'interno vi sono differenze cruciali, in particolare per quanto riguarda il isolamento del motore e di raffreddamento del motore. Queste modifiche rendono il motore per uso inverter molto più resistente quando collabora con un inverter.
La differenza più significativa è il sistema di isolamento. I motori con inverter utilizzano un sistema di isolamento migliorato. I fili degli avvolgimenti del motore hanno un isolamento più spesso e resistente. Questo aiuta il motore a resistere ai picchi di tensione e ai picchi di tensione più elevati che possono derivare dall'uscita PWM di un VFD. L'isolamento di un motore standard è in genere adeguato alla potenza sinusoidale regolare, ma non alla potenza non sinusoidale di un inverter. Un isolamento migliore impedisce un guasto precoce.
Anche i motori con inverter sono generalmente dotati di un migliore raffreddamento. Alcuni sono progettati per funzionare normalmente in modo più freddo. Altri possono essere dotati di ventole speciali che garantiscono un buon raffreddamento anche a bassa velocità, oppure possono essere progettati per una ventola di raffreddamento separata a velocità costante (un soffiatore). Spesso tendono anche ad avere sistemi di cuscinetti più robusti, in alcuni casi con cuscinetti isolati per evitare danni elettrici (dalle correnti dell'albero). Il design del rotore di alcuni motori a inverter può inoltre essere ottimizzato per l'efficienza a velocità variabile. La struttura complessiva del motore è costruita per soddisfare le esigenze di funzionamento dell'inverter.
Sì, la scelta del motore giusto, in particolare di un motore a inverter quando si utilizza un inverter, può fare una grande differenza in termini di consumo energetico e di prestazioni dell'apparecchiatura. L'inverter stesso aiuta a risparmiare energia consentendo al motore di funzionare solo alla velocità necessaria. Tuttavia, se il motore non è compatibile con l'inverter, si rischia di non ottenere tutti i risparmi energetici.
Un motore con inverter è progettato per funzionare in modo efficiente in un intervallo di velocità più ampio rispetto a un motore standard quando è alimentato da un VFD. Ciò significa che può offrire un'elevata efficienza non solo alla massima velocità, ma anche a velocità ridotte. Un motore standard potrebbe perdere efficienza e surriscaldarsi quando un inverter lo rallenta. Un motore efficiente e ben accoppiato consuma meno energia.
Per quanto riguarda le prestazioni, un motore con inverter offre un funzionamento a velocità variabile più affidabile. Può fornire una coppia costante, o anche per applicazioni a coppia costante, aiutando la macchina a svolgere meglio il proprio lavoro. Se è necessario un controllo preciso della velocità per ottenere un'elevata qualità o per applicazioni in cui la sincronizzazione della velocità è fondamentale, un motore con inverter (magari con encoder) offre prestazioni dinamiche migliori. Il motore è in grado di gestire le richieste, il che implica un funzionamento più fluido e un processo più affidabile. L'uso del motore corretto o del motore a inverter garantisce che i VFD possano svolgere il loro lavoro e che il motore fornisca una potenza meccanica stabile per l'applicazione.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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