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Convertitore di frequenza

Che cos’è un convertitore di frequenza?

Un convertitore di frequenza è un dispositivo in grado di modificare alcune proprietà di una tensione CA, come frequenza e ampiezza.

Questi sono parametri fondamentali di una tensione alternata che svolgono un ruolo importante nell’alimentazione diretta di macchine elettriche come i motori trifase. Queste macchine richiedono solitamente valori specifici per quanto riguarda la frequenza e l’ampiezza di una tensione di alimentazione.

In alcuni casi questi parametri devono anche essere modificabili, ad esempio per controllare il regime del motore. I convertitori di frequenza sono disponibili in diverse forme e con varie funzioni aggiuntive, come il rilevamento dei parametri di stato di una macchina elettrica sotto forma di sensori angolari.

Questi ultimi vengono utilizzati per rilevare la posizione di un motore o del suo rotore.

Funzione del convertitore di frequenza

I convertitori di frequenza differiscono notevolmente nella loro struttura dai trasformatori convenzionali, che possono convertire solo l’ampiezza di una tensione.

Sono utilizzati principalmente per l’alimentazione diretta di macchine elettriche azionate da motori trifase o motori a corrente alternata. I dispositivi spesso includono funzioni aggiuntive per il controllo del motore, come la registrazione della velocità e il controllo in base al carico.

Si tratta di dispositivi elettronici privi di componenti meccanici in movimento, nei quali le frequenze richieste per il funzionamento dei motori sono convertite da un circuito elettronico. Viene fatta una distinzione fondamentale tra i seguenti tipi:

  • Convertitori indiretti, in cui la tensione di ingresso viene prima convertita in una tensione continua
  • Convertitori diretti, che solitamente possono essere costruiti in modo più compatto e non hanno una struttura modulare, a differenza delle versioni indirette
  • Varie forme di topologie miste che possono essere dotate di circuiti intermedi ma non hanno accumulo di energia

Come vengono utilizzati i convertitori di frequenza?

In parole povere, i convertitori di frequenza sono dispositivi per il controllo della velocità fino alla regolazione di motori trifase. Se questi motori fossero azionati direttamente dalla rete, sarebbero disponibili ad una sola velocità, a seconda del tipo di collegamento, eventualmente due.

Questa velocità dipende, tra l’altro, dalla frequenza di rete presente.

Tuttavia, molte macchine sono dotati di azionamenti la cui velocità deve essere regolabile. Qui i convertitori di frequenza vengono utilizzati come dispositivi di commutazione. Con essi, la velocità di un motore può essere regolata alla velocità nominale richiesta.

Uno dei principali vantaggi dell’utilizzo di questi dispositivi è che la coppia del motore rimane pressoché invariata anche al cambiare della velocità. In questo modo è possibile adattare i sistemi o le loro condizioni di guida. Il senso di rotazione può essere anche invertito con un semplice comando di controllo.

Diversi convertitori per diverse aree

I convertitori di frequenza per il controllo della velocità dei motori si differenziano essenzialmente tra le versioni regolate in corrente e in tensione.

I convertitori di frequenza regolati in corrente garantiscono un rapporto costante tra la tensione di alimentazione e la frequenza di uscita. Sono utilizzati principalmente per applicazioni nella gamma di potenza superiore (ad es. nella gamma di megawatt superiore).

Nelle gamme inferiori, come nella gamma inferiore di megawatt o kilowatt, vengono spesso utilizzati convertitori di frequenza a controllo di tensione. Con loro, il rapporto tra tensione e frequenza è sempre costante.

Possibili campi di applicazione

I controlli motore sotto forma di convertitori di frequenza sono utilizzati in un’ampia varietà di settori o in diverse aree industriali. Dagli azionamenti per pompe, dispositivi di ventilazione, sistemi di trasporto, per la produzione di prodotti etc.

Anche macchine più grandi come gru a comando elettrico o altri macchinari edili richiedono motori che possono essere controllati o regolati in termini di velocità e sono quindi anche importanti campi di applicazione per i convertitori di frequenza.

Nell’area di produzione, i dispositivi garantiscono velocità regolabili e quindi processi di produzione adattati in modo ottimale.