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Efficienza Energetica:
l’utilizzo dei motori ad alta
efficienza e degli inverter in
ambito industriale
Vicenza 26 ottobre 2006
Efficienza Energetica:
l’utilizzo dei motori ad alta
efficienza e degli inverter
in ambito industriale
Vicenza 26 ottobre 06
TDE MACNO Spa Raffaele Dal Monte
Avviamento dei motori asincroni
C = corrente di avviamento
M = coppia di avviamento motore
Mr = coppia resistente del carico
Vantaggi del sistema:
- elevata coppia di avviamento
- minimo tempo di avviamento
Avviamento diretto
Avviamento dei motori asincroni
Id = corrente di avviamento
In = corrente di targa
Io = corrente a vuoto
Md = coppia di avviamento
Ma = coppia di accelerazione
Mm = coppia max.
Mn = coppia nominale
Nn = velocità nominale
Ns = velocità di sincronismo
Avviamento diretto
Avviamento dei motori asincroni
Y = curve di coppia e corrente, con
collegamento del motore a stella.
∆ = curve di coppia e corrente, con
collegamento del motore a triangolo.
(confronto con l’andamento della
coppia e corrente, con avviamento
diretto).
Vantaggi:
- Corrente di avviamento ridotta
- 3 soli contattori per l’inserzione
Avviamento con sistema stella / triangolo
Avviamento dei motori asincroni
Vantaggi
Facilità di settaggio dei parametri di
avviamento
Scelta del valore di corrente e coppia
di avviamento per adattarla alle
esigenze della macchina.
Avviamento graduale senza gradini
di coppia.
Protezione termica integrata del
motore.
Avviamento con avviatore statico (soft starter)
Andamento delle caratteristiche elettriche
Funzionamento del motore come generatore
asincrono, in relazione allo scorrimento (s) e alla
velocità (N)
Inverter V/F scalari, a controllo di frequenza
con la tecnologia PWM
La velocità del motore viene cambiata variando la tensione e la frequenza di
uscita; se il rapporto V/f viene mantenuto costante, la curva coppia/velocità
trasla producendo un numero infinito di velocità operative.
Controllo dei motori asincroni con inverter
Caratteristiche coppia/velocità di un motore asincrono alimentato da
inverter oltre la velocità nominale
Controllo dei motori asincroni con inverter
Andamento del rapporto tensione frequenza da 0 alla velocità nominale
Struttura dell’inverter
Schema di potenza del convertitore di frequenza
L’Inverter oggi:
Regola la velocità dei motori elettrici,
permettendo il controllo della tensione, della
frequenza e della coppia.
Vantaggi nell’utilizzo dell’inverter verso la
linea di alimentazione
Avviamento con assorbimento di corrente controllato:
limitazione dei picchi di corrente in linea, garantendo la coppia nominale o un
sovraccarico fino al 200% al motore
Fattore di potenza unitario a tutte le velocità:
non è necessario rifasare la linea
Potenza assorbita proporzionale alla velocità di lavoro del motore:
Potenza= coppia x numero di giri
Rendimento dell’inverter di circa il 98%:
Vantaggi nell’utilizzo dell’inverter per
il controllo della macchina
Funzionamento del motore in coppia e potenza costante
possibilità di deflussare il motore oltre la velocità nominale
Ottimizzazione del ciclo produttivo e del rendimento generale della
macchina
personalizzazione dei cicli di produzione, incremento della velocità di produzione
Semplificazione della meccanica con ridotte sollecitazioni
riduzione degli organi meccanici e minor manutenzione
Principali controlli dell’inverter verso il
motore
• Controllo della velocità e della coppia del motore
• Possibilità di deflussare il motore oltre la frequenza nominale
(funzionamento in coppia e potenza costante)
• Funzione “Energy Saving” per ottimizzare la corrente erogata
a parità di coppia
• Compensazione dello scorrimento
• Gestioni delle microinterruzioni di rete
• protezione termica del motore
recupero dell’energia inerziale della macchina trasformata in energia
elettrica dal motore
Soluzioni per il risparmio energetico
utilizzando l’inverter nelle macchine a
velocità variabile
Il risparmio energetico si ottiene con il recupero dell’energia
inerziale della macchina, cioè dell’energia generata in fase
di frenatura o di variazione di velocità
Soluzioni per il risparmio energetico
utilizzando l’inverter nelle macchine a
velocità variabile
La tecnologia per il recupero dell’energia
- batterie di condensatori sul bus in c.c.
i condensatori assorbono e restituiscono energia ad ogni ciclo
- unico alimentatore dalla rete e inverter collegati in bus in c.c.
sfruttando il ricircolo di energia fra i vari inverter
- Sistema Active Front End
recupero dell’energia in rete a corrente sinusoidale a basso contenuto
armonico (l’energia rigenerata viene immessa in rete)
La tecnologia per il recupero dell’energia
Batteria di
condensatori
L2
L3
+ 24V D R
+
L1
+ 24V R G
DB
C IR C U IT O D I
P R E C A R IC A
CB
+
SC
R E G U LA T IO N
S U P P LY
PWM GENERATOR
IG B T D R IV E R S
S U P P LY
U
V
W
F
+
B R A K IN G R E S IS T O R
R
MICROPROCESSOR UNIT
CC
CURRENT
SENSE
Batterie di condensatori sul bus in c.c.
funzionano da “ volano di energia
assorbendo l’energia di frenatura,
restituendola nel momento in cui il
sistema funziona da motore.
-
La tecnologia per il recupero dell’energia
unico alimentatore dalla rete e
inverter collegati in bus in c.c.
l’energia di frenatura di uno o più
motori viene assorbita dagli altri
sfruttando il ricircolo di energia nel
bus in c.c.
Dalla rete si assorbe la sola
differenza
Gestione delle microinterruzioni e
della mancanza rete
400 Vac
535Vdc<Vbus<750Vdc
L1 L2 L3
Alim.
+ -
+ -
OPEN 1
+ -
OPEN 2
+ -
OPEN N
La tecnologia per il recupero dell’energia
Sistema Active Front End per il recupero dell’energia in rete a
corrente sinusoidale a basso contenuto armonico.
••
CORRENTE
CORRENTE DI
DI LINEA
LINEA SINUSOIDALE
SINUSOIDALE A
A
BASSO
CONTENUTO
ARMONICO
BASSO CONTENUTO ARMONICO
••
COMPENSAZIONE
COMPENSAZIONE DELLE
DELLE VARIAZIONI
VARIAZIONI
DI
TENSIONE
DI
LINEA
DI TENSIONE DI LINEA
••
RISPARMIO
RISPARMIO ENERGETICO
ENERGETICO
••
CONTROLLO
CONTROLLO DEL
DEL BUS
BUS DC
DC ANCHE
ANCHE
CON
TENSIONE
DI
RETE
FLUTTUANTE
CON TENSIONE DI RETE FLUTTUANTE
••
SCAMBIO
SCAMBIO BIDIREZIONALE
BIDIREZIONALE DELLA
DELLA
POTENZA
POTENZA
Applicazioni con gestione risparmio
energetico
- pompe e ventilatori
- presse ad iniezione
- avvolgitori e svolgitori
- centrifughe
- lavatrici industriali
- bottali
- impianti a fune
- taglierine carta cartone
- taglio al volo
- impianti per vetro
Applicazioni a risparmio energetico
Pompe per presse ad iniezione:
- macchina tradizionale con motore
pompa alimentato direttamente da
rete:
- il motore lavora costantemente a 50Hz
indipendentemente dal ciclo macchina.
- la regolazione della pressione è fatta
tramite valvola proporzionale.
- macchina attuale con motore
pompa sotto inverter:
ottimizzazione della velocità del
motore in funzione delle esigenze del
ciclo macchina.
risparmio di oltre il 40% dell’energia
Applicazioni a risparmio energetico
Impianto a fune con sistema A.F.E.
Recupero dell’energia generata in discesa dalla cabina.
Applicazioni a risparmio energetico
Impianti per vetro
Potenza installata: 120kW
Potenza assorbita dalla rete: 20kW
Applicazioni a risparmio energetico
Impianti per il taglio tubi e lamiera
Taglio al volo: recupero dell’energia
sul banco condensatori.
Rispetto alla soluzione con motore
in c.c. l’assorbimento dalla linea è
circa il 25%
Applicazioni a risparmio energetico
Macchine da stampa
Ricircolo di energia fra i vari motori
installati
Applicazioni a risparmio energetico
Macchine utensili
Recupero di energia in rete
generata dal mandrino e assi
I
prodotti
e le
soluzioni
Brushless
Brushless da
da 33 aa 48A
48A
DC
DC drives
drives 30
30 -- 2.100A
2.100A
Inverter
Inverter sensorless
sensorless ee vettoriali
vettoriali fino
fino aa
250
250 kW
kW
OPENDRIVE
OPENDRIVE
Sistemi
Sistemi
FINANZIARIA 2007
Art. 24
(Contributi per apparecchi domestici e motori
industriali ad alta efficienza)
1. Per le spese documentate, sostenute entro il 31
dicembre 2007 per la sostituzione di frigoriferi,
congelatori e loro combinazioni con analoghi
apparecchi di classe energetica non inferiore ad A+
spetta una detrazione dall’imposta lorda per una quota
pari al 20 per cento degli importi rimasti a carico del
contribuente, fino a un valore massimo della
detrazione di 200 euro per ciascun apparecchio, in
un’unica rata.
2. Per le spese documentate, sostenute entro il 31
dicembre 2007 per l’acquisto e l’installazione di
motori ad elevata efficienza di potenza elettrica
compresa tra 5 e 90 kW, nonché per la sostituzione di
motori esistenti con motori ad elevata efficienza di
potenza elettrica compresa tra 5 e 90 kW spetta una
detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 20
per cento degli importi rimasti a carico del
contribuente, fino a un valore massimo della
detrazione di 1500 euro per motore, in un’unica rata.
FINANZIARIA 2007
3. Per le spese documentate, sostenute entro il 31
dicembre 2007 per l’acquisto e l’installazione di
variatori di velocità (inverter) su impianti con potenza
elettrica compresa tra 7,5 e 90 kW spetta una
detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 20
per cento degli importi rimasti a carico del
contribuente, fino a un valore massimo della
detrazione di 1500 euro per intervento, in un’unica
rata.
4. Entro il 28 febbraio 2007 con decreto del Ministro
dello sviluppo economico, di concerto con il Ministro
dell’economia e delle finanze, sono definite le
caratteristiche cui devono rispondere i motori ad
elevata efficienza e gli inverter di cui ai commi 2 e 3,
i tetti di spesa massima in funzione della potenza dei
motori e degli variatori di velocità (inverter) di cui ai
medesimi commi, nonché le modalità per
l’applicazione di quanto disposto ai commi 1 e 2 e 3 e
per la verifica del rispetto delle disposizioni in
materia di ritiro delle apparecchiature sostituite.
TDE
TDE MACNO
MACNO Spa
Spa Via
Via Dell’Oreficeria,
Dell’Oreficeria, 41
41 VICENZA
VICENZA ITALY
ITALY
www.tdemacno.it
www.tdemacno.it