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Quando occorre regolare la velocità di una macchina, la prima soluzione che viene in mente è alimentare il motore trifase con un convertitore di frequenza (inverter, VFD). Collegare l’azionamento al motore, però, è solo metà del lavoro: il campo di velocità, il carico e la durata di funzionamento del motore determinano molti dettagli, dal raffreddamento ai cuscinetti. Questa pagina spiega cosa cambia sul lato motore quando si progetta un azionamento con inverter e quali condizioni deve indicarci nell’ordine.
Come l’inverter modifica la velocità: frequenza e rapporto V/f
Il campo rotante del motore asincrono ruota a una velocità proporzionale alla frequenza di alimentazione. Un motore a 4 poli a 50 Hz ha una velocità di sincronismo di 1500 giri/min; riducendo l’uscita dell’inverter a 25 Hz il valore scende a 750 giri/min, a 40 Hz è di 1200 giri/min. La velocità reale dell’albero resta al di sotto di questo valore di un piccolo scorrimento che dipende dal carico.
L’inverter regola non solo la frequenza, ma anche la tensione. Al diminuire della frequenza, la tensione applicata al motore viene ridotta nella stessa proporzione; questo è il rapporto V/f. Finché il rapporto viene mantenuto, il flusso magnetico nel motore rimane costante e, al di sotto della frequenza nominale, il motore può produrre una coppia vicina a quella nominale. Gli inverter a controllo vettoriale applicano la stessa logica con un controllo di corrente più preciso; il principio di base non cambia.
Il tipo di carico determina il campo di velocità
In un’applicazione con inverter la prima domanda non riguarda la potenza del motore, ma la coppia richiesta dalla macchina al variare della velocità. Esistono due comportamenti fondamentali.
Macchine a coppia costante
Nastri trasportatori e sistemi a nastro, miscelatori, estrusori e dispositivi di sollevamento richiedono all’incirca la stessa coppia anche quando rallentano. In questo caso il motore assorbe anche a bassa velocità una corrente vicina a quella nominale, mentre la potenza all’albero diminuisce in proporzione alla velocità. In altre parole, quando il motore rallenta il lavoro diminuisce, ma il riscaldamento dell’avvolgimento si riduce poco.
Macchine a coppia variabile
Le pompe centrifughe e i ventilatori richiedono molta meno coppia quando rallentano. Per questo, su queste macchine, ridurre la velocità in base al fabbisogno può diminuire sensibilmente la potenza necessaria. L’entità della riduzione dipende dalla pressione nel sistema e dalla resistenza della linea; la differenza reale si vede solo misurandola nell’applicazione.
| Tipo di carico | Macchina di esempio | Attenzione a bassa velocità | Da indicare nell’ordine |
|---|---|---|---|
| Coppia costante | Nastro trasportatore, coclea | La coppia non cala, la corrente resta alta; la ventola sull’albero può non bastare al raffreddamento | Velocità minima e durata di funzionamento a quella velocità |
| Coppia costante, avviamento gravoso | Miscelatore, estrusore | Coppia elevata di breve durata all’avviamento a pieno carico; decisivo il limite di corrente dell’inverter | Condizione di avviamento, campo di velocità richiesto, modello di inverter |
| Coppia variabile | Pompa centrifuga | Pochi problemi di riscaldamento; a velocità molto bassa la pressione può non bastare | Campo di regolazione della portata, lunghezza del cavo |
| Coppia variabile | Ventilatore, aspiratore | Oltre la velocità nominale la potenza richiesta cresce rapidamente | Frequenza massima, diametro del ventilatore o targa del motore esistente |
La tabella mostra la tendenza generale; la scelta definitiva si basa sulla curva di carico reale della macchina e sulla durata di funzionamento.
Raffreddamento del motore a bassa velocità e monitoraggio della temperatura
I nostri motori standard sono raffreddati secondo lo schema IC411, cioè dalla ventola calettata sull’albero che soffia aria sulla superficie della carcassa. Al diminuire della velocità diminuisce anche l’aria soffiata dalla ventola. Su pompe e ventilatori, dato che cala anche la coppia, di solito non è un problema; in una macchina a coppia costante, invece, il motore produce quasi tutto il calore con poca aria.
Se il motore deve funzionare a lungo a bassa velocità con coppia piena, può essere necessaria una ventilazione esterna (raffreddamento forzato) con motore proprio alimentato dalla rete. Questa aggiunta va indicata nell’ordine; adattarla in seguito costa tempo e denaro. La differenza tra gli schemi di raffreddamento è spiegata nel nostro articolo sul raffreddamento IC411 e IC416.
Per monitorare direttamente la temperatura dell’avvolgimento si aggiunge, come opzione d’ordine, un termistore PTC o un sensore PT100. Il PTC invia un segnale di intervento all’inverter o a un relè a una determinata temperatura; il PT100 consente invece di leggere la temperatura in modo continuo. La protezione di corrente dell’inverter, da sola, non sempre rileva un raffreddamento insufficiente a bassa velocità.
Funzionamento oltre 50 Hz: deflussaggio
L’inverter può portare la frequenza oltre 50 Hz, ma la tensione di uscita non può superare il valore di rete. In questa zona il rapporto V/f diminuisce, il flusso si indebolisce e la coppia disponibile cala in modo inversamente proporzionale alla frequenza; la potenza all’albero resta all’incirca costante. Se intende far funzionare il motore oltre 50 Hz, indichi nell’ordine la frequenza da raggiungere; l’idoneità viene valutata insieme ai dati del motore.
La velocità elevata incide anche sul lato meccanico: durata dei cuscinetti, durata del grasso, equilibratura del rotore e rumore della ventola cambiano con la velocità. Per questo, se prevede un funzionamento continuo ben oltre la velocità nominale, lo indichi chiaramente nella richiesta; l’idoneità viene valutata a parte in base al tipo di motore e senza approvazione non consigliamo l’uso ad alta velocità.
Lunghezza del cavo, correnti nei cuscinetti e abbinamento con l’inverter
L’uscita dell’inverter è costituita da impulsi di tensione con fronti di salita molto rapidi. Con cavi motore lunghi questi impulsi possono riflettersi all’estremità del cavo e generare picchi di tensione sui morsetti del motore, sollecitando l’isolamento dell’avvolgimento. Con cavi lunghi si valuta l’inserimento di un filtro dv/dt o sinusoidale in uscita all’inverter; quale sia necessario si decide considerando insieme lunghezza del cavo e tipo di inverter.
Nei motori di grandezza elevata la tensione di modo comune generata dall’inverter può far passare corrente nei cuscinetti attraverso l’albero. Con il tempo questa corrente lascia segni sulle sfere e sulle piste dei cuscinetti. In queste applicazioni possono essere necessari cuscinetti isolati o una spazzola di messa a terra dell’albero.
Nella scelta dell’inverter si prende come riferimento la corrente nominale di targa del motore; la corrente continua di uscita dell’inverter deve coprirla. Anche la frequenza portante (di commutazione) è importante: aumentandola il rumore del motore diminuisce, ma crescono le perdite dell’inverter e gli effetti sul cavo. Può verificare la taglia dell’inverter confrontando corrente e coppia di targa del motore con la nostra tabella delle coppie.
Quali serie si possono usare con inverter
Secondo il nostro catalogo 2026, l’uso con inverter viene valutato per tutte le serie trifase in base alle condizioni applicative. I modelli in vendita vanno da 0,25 kW con carcassa in alluminio fino a 355 kW con carcassa in ghisa, tutti con grado di protezione IP55 e classe di isolamento F; la necessità di ventilazione esterna, sensore termico e filtro si definisce in base all’applicazione. I modelli standard e i prezzi aggiornati sono consultabili nel nostro negozio di motori elettrici.
Quando richiede un’offerta per un azionamento con inverter
Per proporLe il motore corretto, ci invii in un unico messaggio queste informazioni:
- Macchina da azionare e tipo di carico (coppia costante oppure pompa/ventilatore).
- Potenza (kW) e velocità nominale (giri/min); frequenza minima e massima richiesta.
- Durata giornaliera di funzionamento a bassa velocità.
- Tensione di rete, marca e modello dell’inverter e lunghezza del cavo tra motore e inverter.
- Forma costruttiva e quantità; eventuale richiesta di ventilazione esterna o PTC/PT100.
Se sostituisce un motore esistente, ci invii una foto della targa del motore. Può trasmetterci i dati dalla nostra pagina contatti e consultare i modelli standard nel negozio.
Domande frequenti
Posso collegare in un secondo momento a un inverter il mio motore che oggi funziona da rete?
Nella maggior parte dei casi sì, ma occorre considerare il campo di velocità, il tipo di carico e la lunghezza del cavo. Se a bassa velocità c’è pieno carico per lungo tempo, il raffreddamento può risultare insufficiente. Per informazioni generali consulti la pagina FAQ sull’uso con inverter.
Posso far funzionare il mio nastro trasportatore a 10 Hz in modo continuo?
Poiché il nastro trasportatore richiede coppia costante, anche a questa velocità il motore assorbe una corrente elevata e la ventola sull’albero fornisce pochissima aria. Per questo tipo di utilizzo si valutano ventilazione esterna e sensore di avvolgimento; indichi nell’ordine la velocità minima e la sua durata.
Posso aumentare la portata del mio ventilatore portandolo a 60 Hz?
Poiché la potenza richiesta dal ventilatore cresce rapidamente con la velocità, il motore può sovraccaricarsi in breve tempo; inoltre oltre 50 Hz la coppia del motore diminuisce. Questa decisione va presa con i dati del ventilatore e del motore, dopo la valutazione del costruttore.
Quando il cavo tra inverter e motore si considera lungo?
Il limite varia in base al tipo di inverter e alla frequenza portante; fa fede il valore riportato nel manuale del costruttore dell’inverter. Se ci comunica la lunghezza del cavo e il modello di inverter, valutiamo insieme la necessità di un filtro.
Come si richiede una ventilazione esterna al posto della ventola del motore?
La ventilazione esterna è un’opzione da indicare in fase d’ordine. Nella richiesta basta specificare il funzionamento a bassa velocità, il tipo di macchina e la tensione disponibile per alimentare la ventola.
