Un azionamento a frequenza variabile viene utilizzato sui motori a corrente alternata per controllare la velocità del motore. Sebbene sia più costoso in termini di costo iniziale rispetto a un motore a velocità fissa, questo tipo di sistema può fornire risparmi sui costi riducendo le spese di utilità e aumentando la durata dell’apparecchiatura. I sistemi di azionamento a frequenza variabile modificano la tensione e la frequenza del motore per aumentare o diminuire le portate della pompa.
Questo sistema contiene un convertitore da corrente alternata (CA) a corrente continua (CC), un circuito di elaborazione CC e un inverter da CC a CA. Il risultato è un’alimentazione CA simile nel carattere alla CA fornita dall’utenza, ma con la capacità di aumentare e diminuire la tensione e la frequenza. Quando è collegato a una pompa, un motore di azionamento a frequenza variabile può fornire il controllo della portata senza l’uso di sistemi di valvole di controllo.
Il vantaggio dei sistemi di azionamento a frequenza variabile deriva dalla ridotta potenza necessaria per far funzionare la pompa a velocità inferiori. Non è efficiente far funzionare una pompa a una velocità e ridurre le portate con le valvole. Le società di servizi pubblici addebitano ai clienti fattori di potenza o efficienza elettrica inferiori e può essere un vantaggio utilizzare sistemi di azionamento a frequenza variabile con fattori di potenza più elevati.
Questi sistemi sono utilizzati in un’ampia varietà di settori. Alcuni processi chimici hanno limiti di temperatura accettabili stretti per la qualità del prodotto. La variazione della portata del prodotto può fornire una regolazione della temperatura più rapida rispetto alla variazione della fonte di calore o raffreddamento.
Le torri di raffreddamento ad acqua hanno un’elevata variabilità nel flusso d’acqua per il raffreddamento del processo. Durante i climi più freddi, è richiesto un flusso d’acqua inferiore e un sistema a velocità variabile può mantenere le temperature richieste a costi molto inferiori. Il collegamento del comando motore ai termoregolatori dell’impianto consente l’aumento della portata d’acqua necessaria per il raffreddamento.
Un altro vantaggio dei motori a velocità variabile è la capacità di avviamento graduale. I motori collegati a una tensione costante si avviano rapidamente e nel motore si verificano sollecitazioni dovute a improvvisi cambiamenti di pressione. L’avvio di un motore con controllo a frequenza variabile consente al motore di aumentare lentamente la velocità e nel sistema si verificano sollecitazioni inferiori. Meno stress può comportare una maggiore durata delle apparecchiature e una riduzione dei costi.
La maggior parte dei motori elettrici viene raffreddata con ventole collegate all’albero motore. Uno svantaggio dei sistemi di azionamento a frequenza variabile è la perdita di raffreddamento della ventola durante il funzionamento a velocità inferiori. Questo tipo di sistema può anche causare un ulteriore riscaldamento degli avvolgimenti del motore. In climi caldi potrebbe essere necessaria l’installazione di sensori di temperatura del motore o ventole di raffreddamento ausiliarie per evitare il surriscaldamento del motore.
I motori di azionamento a frequenza variabile possono avere livelli di rumore più elevati rispetto a un motore a velocità costante. La frequenza ha una forma d’onda CA leggermente diversa rispetto a quella fornita dall’utenza. Ciò può causare vibrazioni degli avvolgimenti del motore con conseguente rumore che può aumentare con frequenze e velocità del motore inferiori.