Inverter a controllo vettoriale e scalare: differenze, funzionamento e applicazioni pratiche

Gli inverter utilizzati nell’automazione industriale svolgono un ruolo fondamentale nel controllo della velocità, della coppia e della dinamica dei motori elettrici. Nelle moderne applicazioni ingegneristiche, vengono comunemente confrontati due tipi di controllo: l’inverter vettoriale e l’inverter scalare. Comprendere le differenze tra queste tecnologie è essenziale per selezionare correttamente un dispositivo per un’applicazione con la precisione, la stabilità e la reattività richieste. Questa guida risponde alle domande degli utenti sugli inverter scalari e vettoriali, sui loro principi di funzionamento e sulle loro applicazioni pratiche.

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Qual è la differenza tra un inverter vettoriale e un inverter scalare?

Le differenze tra queste tecnologie sono dovute principalmente ai metodi di controllo del motore. Un inverter vettoriale utilizza un modello matematico avanzato del motore, mentre un inverter scalare si basa su una relazione tensione-frequenza (V/f) costante. In pratica, questo significa un comportamento completamente diverso dell’inverter in caso di variazioni di carico, avviamento, frenata e cambio di velocità.

Per molti ingegneri la domanda chiave è: inverter vettoriale o scalare? La risposta dipende dai requisiti dell’applicazione:

• Controllo scalare – ideale per le applicazioni più semplici in cui è importante un funzionamento uniforme e senza rapidi cambiamenti di coppia.
• Controllo vettoriale dell’inverter – utilizzato quando sono richieste una risposta rapida, un controllo preciso della coppia e una stabilità a bassa velocità.
• Inverter scalari e vettoriali: le differenze includono la qualità del controllo, l’adattabilità al carico, la dinamica e il costo.

Inverter scalare – principio di funzionamento e applicazioni tipiche

L’inverter scalare controlla il motore mantenendo il rapporto U/f. Non analizza i parametri operativi reali del motore o il suo carico istantaneo. Si tratta di una tecnologia semplice, affidabile e relativamente economica, per questo rappresenta una soluzione sufficiente in molte applicazioni.

• Ventilatori e pompe con carichi uniformi
• Miscelatori con cambi di carico lenti
• Trasportatori che richiedono una velocità costante

Un inverter scalare funziona bene quando la stabilità della coppia non è fondamentale e la priorità è un semplice controllo della velocità e una soluzione a basso costo.

Inverter vettoriale – principio di funzionamento, costruzione e dinamica

Per comprendere correttamente la tecnologia vettoriale è necessario esaminare come vengono analizzati il flusso magnetico e la coppia elettromagnetica del motore. Il principio di funzionamento dell’inverter vettoriale si basa sulla misurazione e sull’analisi dinamica della corrente di statore, dei suoi componenti e del carico di corrente.

Caratteristiche tecniche:

• modello matematico del motore – analizza il flusso e la coppia in tempo reale,
• Algoritmi di regolazione e adattamento PI – regolano continuamente il segnale di controllo,
• due canali di controllo: coppia e getto – aumentano la precisione,
• è possibile il controllo senza sensori e con encoder.

In questo modo, l’inverter vettoriale garantisce un’elevata dinamica, una coppia stabile anche a basse velocità e la possibilità di un posizionamento preciso. Si tratta di una soluzione indispensabile per le applicazioni in cui i requisiti sono più elevati rispetto al controllo U/f tradizionale.

Inverter vettoriale o scalare: come scegliere quello giusto? (consigli pratici)

Di seguito sono raccolti consigli pratici e ingegneristici basati sull’esperienza di servizio di RGB Elektronika. Ti aiuteranno a scegliere la giusta tecnologia di controllo.

Quando scegliere un inverter scalare?

Questo tipo di controllo funziona se:

• il carico è costante e prevedibile,
• non è necessario cambiare rapidamente velocità,
• la regolazione non richiede una coppia completa a bassi regimi.

Quando scegliere un inverter vettoriale?

È consigliato nelle situazioni in cui:

• alta variabilità del carico,
• la necessità di un momento iniziale preciso,
• per un funzionamento stabile a basse velocità,
• l’utilizzo di un encoder o di un controllo senza sensori.

I problemi di assistenza più comuni: a cosa fare attenzione quando si sceglie un inverter?

Nel corso del lavoro di assistenza, spesso ci imbattiamo in errori di configurazione e di funzionamento ricorrenti:

• 1 Selezione errata dei parametri del motore.
  Nel controllo vettoriale, i dati di targa – corrente, resistenza, induttanza, frequenza, scorrimento – devono essere inseriti con precisione. Dati errati portano all’instabilità.
• 2 Non c’è autotuning con gli inverter vettoriali.
  Questa è una causa comune di vibrazioni, funzionamento irregolare o perdita di coppia.
• 3 Cerca di utilizzare un inverter scalare quando è necessario un controllo preciso della coppia.
  Questo porta al surriscaldamento del motore, a sovraccarichi e a cali di velocità.

Inverter scalari e vettoriali in pratica

Se l’obiettivo è un controllo di base della velocità, un costo ottimale e una semplice installazione, un inverter scalare è la scelta migliore. D’altro canto, per le applicazioni che richiedono un controllo preciso della coppia, una risposta rapida e un funzionamento stabile anche a basse velocità, un inverter vettoriale è sicuramente la scelta giusta. La risposta finale alla domanda se inverter vettoriale o scalare dipende quindi dai requisiti specifici del carico e del processo.

Gli esperti di RGB Elektronika sottolineano inoltre che, in caso di dubbio, è opportuno consultare i parametri di applicazione e le condizioni della macchina con un tecnico dell’assistenza che possa valutare se il metodo di controllo scelto influirà sulla durata dell’azionamento e della macchina nel suo complesso.

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