VFD rispetto a avviatore morbido: quale dei due ha davvero bisogno il tuo motore?

Ho trascorso molte ore in calde sale elettriche spiegando la stessa cosa ai proprietari di fabbriche: un avviatore soft non è un «VFD economico». Se acquistate un avviatore soft per risparmiare energia su una pompa centrifuga, state gettando denaro nel fuoco.

 

Se avete semplicemente bisogno di evitare che il nastro trasportatore si blocchi e si spezzi all’avviamento, un VFD è eccessivo. State acquistando una Ferrari per andare al supermercato.

 

La scelta tra un azionamento a frequenza variabile (VFD) e un avviatore soft dipende da due fattori: avete bisogno di modificare la velocità mentre il motore è in funzione, oppure vi serve soltanto proteggere il sistema meccanico durante i primi 10 secondi dell’avviamento?

 

 La differenza fondamentale: il regolatore di intensità luminosa vs. la valvola per comprendere la differenza, ’utilizziamo un’analoga semplice.

 

Un avviatore soft è come un rubinetto a rilascio graduale. Quando lo azionate, aumenta gradualmente la pressione dell’acqua fino a riempire completamente la tubazione. Una volta completamente aperto, l’acqua scorre a una sola velocità. ’non potete rallentarla. ’è ’è sia «raggiungere la piena potenza» che «essere alla piena potenza». Tecnicamente, regola la tensione per limitare la «corrente di spunto», che può essere da 6 a 8 volte la corrente nominale del motore ’nominale del motore.

 

Un azionamento a frequenza variabile (VFD) è come un regolatore di luminosità su una lampada LED di fascia alta. È possibile accenderlo gradualmente, ma, cosa più importante, è possibile mantenerlo al 30%, al 50% o all’80% di luminosità per tutto il giorno. Non regola soltanto la tensione, ma anche la frequenza (Hz) dell’alimentazione. Poiché la velocità è proporzionale alla frequenza, si dispone ora di un comando di regolazione della velocità per il motore.

 

 Nota sul campo: Il problema delle armoniche

Gli avviatori morbidi producono quasi zero distorsione armonica una volta raggiunta la velocità massima, poiché in genere «escludono» l’elettronica interna mediante un contattore. I VFD, invece, generano armoniche costantemente, 24 ore su 24. Se nelle vicinanze sono presenti dispositivi elettronici sensibili o apparecchiature mediche, un VFD potrebbe richiedere filtri costosi. Non trascurare le armoniche fino a quando il PLC non inizia a comportarsi in modo anomalo.

 Confronto tecnico a confronto

 

| Caratteristica | Avviatore morbido | Azionamento a frequenza variabile (VFD)

| Obiettivo principale | Riduzione della corrente/momento di avviamento | Controllo completo di velocità e momento |

| Corrente di avviamento | 34× la corrente nominale | 11,5× la corrente nominale |

| Controllo della velocità | Nessuno (fissa a 50/60 Hz) | Continuo (da 0 Hz a 120 Hz e oltre) |

| Risparmio energetico | Nullo (a piena velocità) | Elevato (su carichi variabili) |

| Dimensioni/Ingombro | Piccolo | Grande |

| Costo iniziale | Basso ($) | Elevato ($$$) |

| Usura meccanica | Ridotta (solo all’avviamento) | Notevolmente ridotta (costantemente) |

 

 3 scenari in cui il soft starter risulta vincente

 

Non lasciarti convincere da un venditore ad acquistare un VFD se hai una di queste applicazioni:

 

 1. Trasportatori a velocità fissa

Se il tuo nastro trasportatore deve muoversi esattamente a 1 metro al secondo per tutto il giorno, ogni giorno, un avviatore morbido è lo strumento adatto. Evita che il nastro si rompa o che il prodotto cada quando premi "Avvia". Una volta in funzione, il motore opera nel suo punto di massima efficienza.

 

 2. Ventilazione HVAC semplificata

In molti edifici, il ventilatore è semplicemente acceso o spento. Se non disponi di un sofisticato sistema di gestione degli edifici (BMS, Building Management System) che richieda un volume d’aria variabile, un avviatore morbido riduce lo stress sulle cinghie del ventilatore e sugli avvolgimenti del motore, senza i costi associati a un inverter di frequenza (VFD).

 

 3. Infrastrutture sensibili ai costi

In una stazione di pompaggio remota, dove l’unico obiettivo è riempire un serbatoio due volte al giorno alla portata massima, un avviatore morbido risulta più economico da acquistare e più semplice da mantenere. Richiede meno parametri da impostare e presenta meno punti di guasto.

 

[LINK INTERNO: Quando scegliere un avviatore morbido Goldbell → /products/softstarters]

 

 4 scenari in cui l’inverter di frequenza (VFD) è la scelta vincente

 

 1. Applicazioni con carico variabile

Se si dispone di una pompa che alimenta un sistema con domanda variabile (ad esempio l’impianto idrico di un hotel), un inverter di frequenza (VFD) è l’unica scelta possibile. Riduce la velocità quando la domanda è bassa e la aumenta quando è elevata.

 

 2. Risparmi energetici considerevoli

Grazie alle "Leggi di affinità", ridurre la velocità di una pompa del solo 20% può far diminuire il consumo energetico di quasi il 50%. Ciò non è possibile con un soft starter.

 

 3. Pompa solare per acqua

I pannelli solari non forniscono una potenza costante a "velocità massima". È necessario un dispositivo in grado di inseguire il sole e regolare di conseguenza la velocità del motore. È proprio in questo ambito che prodotti come il [INTERNAL LINK: Goldbell G580MPV → /products/g580mpvsolarpumpinverter] eccellono.

 

 4. Controllo di processo preciso

Se si gestisce una macchina da stampa o una macchina tessile in cui la tensione deve essere estremamente precisa, il controllo della frequenza al millisecondo offerto da un [INTERNAL LINK: Goldbell VFD serie G → /products/vfdgseries] è obbligatorio.

 

 Calcolo reale del risparmio energetico: pompa da 15 kW

 

Lasciate ’diamo un'occhiata ai numeri. Non mentono.

 

Immaginate una pompa centrifuga da 15 kW in funzione per 8 ore al giorno, 300 giorni all'anno.

Costo dell'elettricità: 0,15 USD/kWh.

 

   Con un soft starter: la pompa funziona alla velocità massima (100%).

    15 kW × 8 h × 300 giorni = 36.000 kWh all'anno.

    Costo: 5.400 USD all'anno.

 

   Con un inverter di frequenza (VFD), funzionante all'80% della velocità per soddisfare lo stesso requisito di portata:

    La potenza è proporzionale al cubo della velocità.

    (0,8)³ = 0,512.

    La pompa utilizza ora solo il 51,2% della sua potenza nominale.

    15 kW × 0,512 = 7,68 kW.

    7,68 kW × 8 h × 300 giorni = 18.432 kWh all’anno.

    Costo: 2.764,80 USD all’anno.

 

Risultato: si risparmiano 2.635,20 USD ogni anno. Il variatore di frequenza si ripaga in meno di 12 mesi.

 

 Costo totale di proprietà (prospettiva quinquennale)

 

La maggior parte dei responsabili degli acquisti considera il "prezzo di acquisto". La maggior parte dei responsabili della manutenzione considera il "costo complessivo di vita".

 

1. Prezzo di acquisto: l’avviatore soft starter costa circa il 40 % di un variatore di frequenza.

2. Installazione: l’avviatore soft starter è più semplice da installare. Il variatore di frequenza richiede cavi schermati e, in alcuni casi, un reattore.

3. Manutenzione: gli avviatori soft starter sono robusti. I variatori di frequenza sono dotati di ventole e condensatori che necessitano di ispezione ogni 35 anni.

4. Risparmio energetico: il variatore di frequenza vince nettamente nell’80 % delle applicazioni.

 

In più di 5 anni, i risparmi energetici ottenuti con un inverter di frequenza (VFD) su un carico variabile supereranno di gran lunga i risparmi iniziali offerti da un soft starter, tipicamente in un rapporto di 10 a 1.

 

 L’errore ibrido: lo «starter morbido» per il «risparmio energetico»

 

Lo vedo spesso nei documenti di richiesta di offerta (RFP): «Si prega di quotare uno starter morbido per il risparmio energetico.»

 

Lo chiarisco subito: uno starter morbido non consente di risparmiare energia.

 

Anzi, potrebbe addirittura consumare leggermente più energia rispetto a uno starter diretto durante la fase di avviamento, a causa delle perdite termiche nei tiristori (SCR, Silicon Controlled Rectifiers). Una volta raggiunta la velocità nominale e chiuso il contattore di by-pass, assorbe esattamente la potenza necessaria al motore, né più né meno. —se si desidera risparmiare energia elettrica, è necessario modificare la velocità. Se si deve modificare la velocità, occorre un inverter di frequenza (VFD).

 

 Consiglio professionale: il «colpo d’ariete», killer dei sistemi idraulici

Se si lavora con tubazioni verticali in edifici alti o in pozzi profondi, arrestare istantaneamente una pompa provoca il «colpo d’ariete». —un'onda d'urto in grado di far scoppiare le tubazioni. Sia gli inverter (VFD) che gli avviatori soft possono eseguire uno "spegnimento graduale", riducendo progressivamente la velocità del motore fino a 0 Hz, impedendo così la chiusura brusca della valvola di ritegno. Questo da solo può consentire un risparmio di migliaia di euro nelle riparazioni idrauliche.

 

 Diagramma decisionale (basato sul testo)

 

   Q1: Il motore deve funzionare a velocità diverse durante la giornata?

       Sì → Acquistare un VFD.

       No → Passare alla Q2.

   Q2: La corrente di spunto sta facendo scattare gli interruttori o causando il lampeggio delle luci?

       Sì → Passare alla Q3.

       No → Un semplice contattore (avviamento diretto, DOL) potrebbe essere sufficiente, ma un avviatore soft è più sicuro per i componenti meccanici.

   Q3: Il costo dell'energia è una preoccupazione importante e si può tollerare una portata inferiore?

       Sì → Acquistare un VFD.

       No → Acquistare un avviatore soft.

   Q4: Utilizza pannelli solari come fonte di alimentazione?

       Sì → Acquistare un inverter solare (G580MPV).

       No → Optare per unità AC industriali.

 

 Domande frequenti: Domande che sento sul campo

 

D: Posso utilizzare un inverter per far funzionare un motore a 60 Hz con una rete a 50 Hz?

R: Sì. Un inverter può ricevere in ingresso una frequenza di 50 Hz ed erogare in uscita 60 Hz (o qualsiasi altra frequenza). Uno starter morbido non è in grado di farlo.

 

D: Quale soluzione è migliore per carichi con "avviamento pesante", come un frantumatore di rocce?

R: L'inverter è superiore. Uno starter morbido potrebbe faticare a fornire la coppia necessaria per "sbloccare" il carico, assorbendo correnti eccessive. Un inverter può fornire il 150% della coppia già a 1 Hz, consentendo l’avviamento regolare di carichi pesanti.

 

D: Gli inverter danneggiano i motori?

R: Se il cavo è molto lungo (> 50 m), la commutazione ad alta frequenza dell'inverter può generare "onde riflesse" dannose per l'isolamento. Ciò può essere risolto utilizzando un motore con isolamento "adatto agli inverter" o aggiungendo un filtro d'uscita all'inverter Goldbell.

 

D: Un inverter di frequenza è più difficile da programmare?

R: Ha più parametri (accelerazione, decelerazione, frequenza minima, ecc.), ma per un utilizzo base è sufficiente inserire i dati riportati sulla targhetta del motore. L'inverter di frequenza Goldbell serie G dispone di una funzione di autotuning che esegue gran parte del lavoro più complesso al posto vostro.