Cosa significa inverter?

Quando si tratta del motore della macchina utensile dei torni e delle fresatrici, in Heller utilizziamo una tecnologia di alta qualità per ottenere risultati eccellenti. Uno dei componenti essenziali delle nostre attrezzature è il variatore o inverter. Sa cosa significa inverter e come funziona?

Che cos'è un variatore di frequenza VFD?

I variatori di frequenza sono noti come VFD dalla sigla inglese Variable Frequency Drive; ci si può riferire a essi anche come AFD o Adjustable Frequency Drive. Si tratta di un dispositivo che permette il controllo della velocità di rotazione dei motori a corrente alternata (AC), mediante il controllo della frequenza fornita a tale motore. Occorre chiarire che il variatore di frequenza è un tipo di variatore di velocità, che è il dispositivo incaricato di scegliere, come indica il nome, la velocità con cui si muoverà una macchina utensile.

Poiché la tensione può variare insieme alla frequenza, a volte vengono chiamati driver VVVF (variatore di tensione e variatore di frequenza). È possibile che nell'industria abbia sentito parlare di variatore, ma anche di microdriver o inverter. Che cosa significa quest'ultimo? Si tratta dello stesso termine, che in italiano si traduce con «invertitore di corrente».

Con questi dispositivi, l'operatore può regolare la velocità, oltre al senso di rotazione del motore elettrico della macchina utensile. Permettono anche di controllare la velocità e il tempo di avviamento e sono inoltre componenti molto consigliati per proteggere il motore. Grazie alla loro facile installazione, alla bassa manutenzione e all'elevato rendimento, può trovarli sui nostri torni e sulle fresatrici.

Prima di montare un inverter sulle nostre attrezzature, teniamo conto del tipo di motore che verrà collegato a tale variatore. La scelta dipende dalla tensione del motore, nonché dalla sua potenza.

Cosa significa inverter: vantaggi del variatore di frequenza

Perché è consigliabile installare un variatore o inverter sulle macchine utensili? In linea generale, questo tipo di dispositivi è consigliato su tutte le attrezzature, perché permettono di collegare motori trifase da 220V a reti monofase. Inoltre sono facili da utilizzare e permettono di controllare la velocità del motore e la portata di pressione. Grazie a questi dispositivi è possibile correggere il fattore di potenza del motore e si ottiene un avviamento dolce degli stessi.

D'altra parte, consentono un risparmio energetico, riducono la temperatura delle attrezzature e comportano una minore manutenzione per gli apparecchi collegati.

Principio di funzionamento

Perché un inverter offre grandi vantaggi all'industria? Ciò è dovuto al principio di funzionamento del dispositivo. Tutti i variatori di frequenza seguono le stesse linee guida. La velocità sincrona dei motori a corrente alternata è determinata dalla frequenza alternata fornita al motore, nonché dal numero di poli dello statore.

La velocità del motore si misura in giri al minuto (rpm) e si calcola con una formula. I giri al minuto si ottengono moltiplicando 120 volte la frequenza di alimentazione in corrente alternata e dividendo il risultato per il numero di poli. Nei motori sincroni e asincroni, questi poli possono essere 2, 4, 6 e 8. Di conseguenza, è possibile ottenere rpm di 3000, 1500, 1000 e 750 (nei motori sincroni a 50 Hz).

Nei motori asincroni gli rpm sono leggermente inferiori, perché ciò è dovuto all'asincronismo stesso. Esiste quindi uno sfasamento tra gli rpm del rotore e quelli del campo magnetico.

Come si modifica la frequenza? È molto semplice, perché basta modificare il ciclo di lavoro in tempo ON e OFF di un'onda quadra periodica. Pertanto, il valore medio della tensione varia tra il massimo e il minimo. Per poter effettuare questi cambiamenti, l'inverter è dotato dei cosiddetti interruttori elettronici di commutazione IGBT. Sono transistor bipolari a gate isolato e funzionano come interruttori. Quando si aprono e si chiudono tramite un software specifico, è possibile ottenere un segnale sinusoidale. La variazione del ciclo di lavoro delle onde quadre produce onde sinusoidali di frequenza f (misurate in Hz).

Parti dell'inverter di frequenza

Ora che sa cosa significa inverter, deve conoscere le parti di cui si compongono questi inverter o variatori. In genere sono formati da un motore, un controllore e un'interfaccia operatore.

• Il motore del variatore è in genere trifase, anche se alcuni sono monofase.
• Controllore. È formato da dispositivi di conversione a stato solido. Questi permettono di convertire l'energia in ingresso in CC. A tale scopo utilizzano un ponte raddrizzatore. In questo modo l'energia intermedia viene convertita in un segnale quasi sinusoidale di corrente alternata attraverso il circuito inverter a commutazione.
• Interfaccia operatore. È la parte dell'inverter che permette di stabilire una connessione funzionale tra il sistema, cioè una connessione tra l'inverter e il motore. Grazie a questa parte è possibile effettuare lo scambio di informazioni tra il dispositivo e il motore.