Quesito quadratico...:-)

[Pappardella]

Ciao a tutti. Allego due targhe che ho trovato sul motore di un aspiratore pilotato da un inverter. Su una delle due sono indicati due frequenze, 5 Hz e 50 Hz, oltre l'indicazione di coppia quadratica.

Questi dati indicano la programmazione da fare sull'inverter? Attualmente quando il set point viene messo a 0 (corrente pari a 4 mA), la frequenza impostata è pari a 5 Hz, mentre a 20' Ma corrispondono 50 Hz. E' coerente con quanto indicato in targa? La programmazione in coppia quadratica devo cercarla nel menù dell'inverter, ed è diversa dalla caratteristica V/f?

Grazie come sempre a chi vorrà dipanare questo mio dubbio amletico... ;.)

 

 

 

 

 

[Marco Fornaciari]

Cominciamo col dire che essendoci quai dati sulla targa del motore è opportuno tarare l'inverter rispettando quai dati.

Si le caratteristiche V/f sono diverse da qualle a coppia quadratica, in alcune applicazioni la differenza non si nota, specialmente di piccola potenza; ma col tuo motore da 45 kW è un attimo che l'inverter limiti automaticamente la velocità massima a meno di quella impostata per via del raggiungimento della massima corrente.

Per l'inverter bisogna segliere un modello che abbia la possibilità (o sia nativo così) di abilitare la macro di regolazione per la coppia quadratica: di solito è indicata come quella per pompe centrifughe e ventilatori.

 

Giusto per informazione, se fosse necessario superare in velocità massima i 50Hz, all'inverter bisogna impostare le caratteristiche del motore con i dati di targa a 60 Hz se ci sono; attenzione che alcuni motori e ventilatori, abbinati tra di loro, non gradiscono velocità superiori a quelle nominali di targa.

 

Importante

Gli inverter "normali e di qualità" ormai possono tutti erogare fino al 150% della corrente nominale del motore al quale vanno abbinati come da catalogo.

Gli inverter per le pompe centrifughe e i ventilatori sono spesso a catologo per quell'uso specifico, di fatto a parità di potenza del motore limitano la corrente al 100% di quella del motore (da qui il suggerimento di impostare i dati a 60 Hz.).

Però usando un inverter normale bisogna stare attenti alle rampe di volocità, se troppo rapide l'inverter va in blocco per corrente eccesiva.

Cosa della massimaa importanza è sapere come è costruito il ventilatore, da fuori posssono sembrare tutti uguali, ma poi bisogna vedere la forma della girante: quindi attieniti ai dati di targa di motore e ventilatore, nel tuo caso aspiratore.

Modificato: 4 novembre da Marco Fornaciari

[Livio Orsini]

6 ore fa, Pappardella ha scritto:

Grazie come sempre a chi vorrà dipanare questo mio dubbio amletico... ;.)

 

Premesso che concordo completamente con quanto scritto da Marco Fornaciari, ti chiedo solo con che tipo di inverter (marca e modello) alimenti questi moto ventilatori. Questo per capire se è un inverter adatto ad impostare la funzione quadratica citata da Marco Fornaciari.

 

Comunque tutti gli inverter hanno un limite di massima corrente erogabile a tempo indeterminato e, se di qualità decente, un limite di sovracorrente temporanea; generalmente accettano di erogare una corrente del 150% ser un tempo pari a 10", salvo diversamente indicato dal manuale di istruzione, manuale che è il vangeleo dell'inverter.

Modificato: 4 novembre da Livio Orsini

[Pappardella]

Buongiorno e grazie per le info!

L'inverter è un Altivar 630. La funzione pompe/ventilatori è presente a menù. 

La gestione quadratica prevede un controllo vettoriale del motore?

E' consigliato fare il tuning?

Inoltre mi chiedevo il motivo di impostare 5 Hz il set point pari a 4 mA, come descritto in targa. Non sarebbe più corretto impostare 0 Hz?

[Livio Orsini]

1 ora fa, Pappardella ha scritto:

La gestione quadratica prevede un controllo vettoriale del motore?

 

No si lavora in V/f, ovvero regolazione scalare.

 

1 ora fa, Pappardella ha scritto:

noltre mi chiedevo il motivo di impostare 5 Hz il set point pari a 4 mA, come descritto in targa. Non sarebbe più corretto impostare 0 Hz?

 

4mA (0,004A), ma sei sicuro? Da dove lo hai preso questo dato.

 

La tabella sulla targa dice qualche cosa di differente.

A 5 Hz hai, giustamente, 40V e 23,97A con 297 rpm di motore, mentre a 50Hz avrai 400V e 79,07A con 2966rpm.

Questi sono i dati per funzionare in modalità coppia quadratica.

Modificato: 5 novembre da Livio Orsini

[Pappardella]

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

4mA (0,004A), ma sei sicuro? Da dove lo hai preso questo dato.

Buongiorno LIvio! Grazie delle risposte sempre puntuali. Il motore è pilotato con un  segnale analogico 4:20 mA, per cui a 4 mA corrispondono 5 Hz con la programmazione attuale. Mi chiedevo per quale motivo invece non si fa corrispondere a 4 mA 0 Hz,..

 

2 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

No si lavora in V/f, ovvero regolazione scalare.

Quindi la curva in realtà è una retta da 5 a 50 Hz?

[ETR]

Ciao @Pappardella, io farei cosi (perché lo faccio con cognizione di causa sui miei impianti).

 

Pilotaggio della tua analogica, 4 mA NON MENO DI 25 Hz, 20 mA, 50 Hz e lascia perdere la targa che mi sembra indicare una sorta di range di funzionamento 1/10, a meno che l'inverter non disponga di una ventola supplementare per il raffreddamento che ti permetta di andare a 5 Hz. Però questa condizione per la macchina ventilatore p praticamente inutile, in quanto le curve dei ventilatori a quelle frequenze, praticamente sono nulle (pressione portata) e quindi sostanzialmente è inutile prevederne l'utilizzo.

 

Però è importante programmare l'inverter perché un eventuale guasto dell'analogica, oppure un anomalia di impostazione del segnale, non pregiudichi il motore e/o il processo, quindi sostanzialmente prevedo una minima frequenza di funzionamento di sicurezza.

 

Per il motore può essere la classica 25:30 Hz per garantire l'auto raffreddamento, per il tuo processo, non poso saperlo, potrebbe essere anche maggiore.

 

Buona giornata

 

Ennio

[Livio Orsini]

1 ora fa, ETR ha scritto:

e lascia perdere la targa che mi sembra indicare una sorta di range di funzionamento 1/10,

 

No la targa fornisce, almeno stando alle dichiarazione del costruttore, i parametri per il funzionamento a coppia quadratica: Variable speed duty S9 quadratic torque.

Il tutto nella gamma di velocità 1-10. Io non dispongo delle curve velocità-coppia della ventola ma, a prima impressione, quei dati sembrano proprio indicare un aumento quadratico della coppia con la velocità.

 

Giusta l'osservezione sull'atoventilazione del motore però, sempre secondo la targa, il sistema è espressamante previsto per il funzionamento a velocità variabile in quella gamma di velocità ed il motore ha anche una protezione in temperatura tramite PTC a 120°C. 

 

Io manterrei la velocità minima a 5Hz secondo la retta 4mA:5Hz = 20mA:50Hz

[Marco Fornaciari]

Sì, va bene tutto, ma il segnale analogico da dove arriva?

Probabilmente, anzi lo darei per certo, c'è un sistena (PID?) che regola una depressione, pertanto è facile che quel motore non scenda mai sotto i 25-30 Hz, e solo raramente superi i 45 Hz.

Diversamente il segnale analogico 4-20 mA non ha molto senso.

[Pappardella]

Il 05/11/2025 alle 22:22 , Marco Fornaciari ha scritto:

Probabilmente, anzi lo darei per certo, c'è un sistena (PID?) che regola una depressione

Ciao e grazie della risposta. Sì c'è un sistema centralizzato che comanda l'inverter in base alla depressione richiesta, con il segnale analogico.

 

Mi chiedevo il motivo di far corrispondere a 4 mA una frequenza di 5 Hz. Non sarebbe più corretto fare corrispondere a 4 mA 0 Hz?

In linea generale che cosa comporta la gestione quadratica della coppia se l'andamento V/f è lineare? Cambia la corrente erogata dall'inverter?

[Marco Fornaciari]

Il fatto che abbianoo impostato velocità minima 5 Hz probabilmente, anzi, dipende da esigenze di depressione minima nel circuito di aspirazione quando l'impianto è in produzione.

In tante applicazioni bisogna dimenticarsi che il motore ha velocità zero e velocità massima, ma regolarsi in base ad esigenze dell'impianto e ad altre leggi della fisica. 

 

La gestione quadratica della coppia serve a controllare l'accelerazione e i limiti di corrente, in pratica la protezione di motore e inverter.

Di fatto evita che intervenga la protezione di sovracorrente senza ragione.

Quando la coppia è quadratica la corrente assorbita non è lineare ma esponnenziale.

Anche la legge V/F di fatto non è lineare, ma si adegua all'impedenza del motore, la quale non è costante ma dipende appunto dalla frequenza.

 

Per le ragioni di cui sopra, è di fondamentale importanza fare eseguire il riconoscimento del motore all'inverter al fine di fargli rilevare la sua impedenza ad alcune frequenze principali.

Il discorso però non ha senso in piccoli motori/motoriduttori nei quali almeno il 70% della coppia serve solo a mantenere in rotazione il motore.

Da non dimenticare che il riconoscimento del motore fa eseguito a motore libero e non collegato a nessun carico.

[ETR]

Ciao @Pappardella, sarebbe interessante capire quali siano i regimi di funzionamento del tuo impianto, perché come ho scritto, di impianti che funzionino a certe frequenze non ne ho mai visti (considera che la maggior parte degli impianti lavora nella fascia tra i 30 ed i 45 Hz), dato che è la ventola a determinare il funzionamento e non l'inverter.

 

Quindi, in linea teorica quanto scritto da @Marco Fornaciari è corretto, in termini pratici non funziona cosi, perché la curva del ventilatore/aspiratore, a quelle frequenza è inesistente. E attenzione, il fatto che tu possa avere la necessità di una pressione bassissima non comporta che sia reale e corretto perché vi è sempre la correlazione pressione/portata, quindi analizzare il processo, semplicemente dalla ns parte (valori letti a scada diciamo), può essere MOLTO fuorviante.

 

Quindi come scrivevo, se sotto una certa frequenza non hai bisogno di andarci, utilizzare una parte del segnale analogico per il nulla è anche ridurre al tua capacità di regolazione limitando il range. Sempre in teoria, avendo tutta la gamma dei 4:20 (avrai 27648 o 32767 per dirlo lato PLC, cito due numeri a caso), a questo punto sfruttali per la loro interezza, invece di usarne il 40%, solo per far collimare il 4 allo 0 Hz. Tanto poi ci penserà l''inverter a fare il lavoro di proporzione.

 

Questo è un mio parere, fatto di alcune considerazioni pratiche in anni di lavoro. Sommariamente, il 40% del campo scala dell'analogica, sarà certamente sufficiente al 95% dei sistemi di regolazione in velocità per ventilatori, ma volevo ribadire che è la parte di ferro (girante) che determina le reali esigenze del sistema.

 

Ennio

[Pappardella]

Grazie mille a tutti per il prezioso contributo!

Se ho capito bene allora l'andamento della tensione in funzione della corrente non sarà una retta ma sarà più simile ad una parabola corretto?

 

Ed il motivo per cui la frequenza di switching dell'inverter che alimenta il motore debba essere minimo 0,5 kHz? Il motore potrebbe danneggiarsi nel caso di frequenze troppo basse?

[Marco Fornaciari]

No, il motore non si danneggia, in questo caso lo protegge già di per se il fatto della coppia quadratica, e in ogni caso ci pensa l'inverter (salvo non sia uno con basse prestazioni).

La scelta è puramente legata all'impianto e al tipo di servizio che deve svolgere quall'aspiratore.

Avere la frequenza minima a 5 Hz (ma 5 o 0,5 Hz) è probabilmente dovuta alla necessità di avere una coppia minima per avviare/mantenere in rotazione la ventola.

Anche il sistema che regola la velocità potrebbe poi impedire di scendere oltre ad una frequanza minima quando l'impianto produce, 5 Hz potrebbe essere la frequenza di primo avviamento o di stand bay.

Ma poi chi comanda è il tipo di ventola che c'è, in particolare alle basse velocità il suo peso sulla tangenziale.

Ma poi quel motore com'è raffreddato?

In ultimo, ma non per ultimo, le ragioni di quelle regolazioni le sa solo chi ha progettato l'impianto e tutto il processo produttivo, considerando tutte le macchine e apparecchiature installate.

 

La frequenza di switching dell'inverter è una cosa completamentediversa: è la frequenza del PWM, non confondiamo, e fino a 690 V minimo è di qualche kHz.

[Livio Orsini]

1 minuto fa, Marco Fornaciari ha scritto:

La frequenza di switching dell'inverter è una cosa completamentediversa: è la frequenza del PWM, non confondiamo, e fino a 690 V minimo è di qualche kHz.

 

Diciamo meglio.

La tensione del DC Bus ha un valore nominale di 564Vcc +/-10%. La tensione di uscita dell'inverter sono impulsi modulati in larghezza (PWM) di ampiezza pari alla tensione del DC Bus in modo da avere un valore RMS pari a 400V a 50 Hz; l'induttanza del motore fa si che la corrente circolante sia (quasi) sinusoidale.

La frequenza di questi impulsi, detta normalmente "carrier frequncy" o frequenza portante, attualmente, varia da circa 5kHz a circa 11kHz. Negli inverter di buona qualità è impostabile tramite un parametro, perchè aumentando la freqeunza si riduce la rumorosità del motore, però aumenta la temperatura raggiunta dal motore.

 

51 minuti fa, Pappardella ha scritto:

Se ho capito bene allora l'andamento della tensione in funzione della corrente non sarà una retta ma sarà più simile ad una parabola corretto?

 

In regime di coppia quadratica, la tensione di uscita dell'inverter varia proporzionalmente al quadrato della frequenza.

V <==> f²

In regime di coppia quadratica, la tensione di uscita dell'inverter non segue una legge lineare V/f, ma una legge quadratica:

Questo significa che:

A bassa frequenza, la tensione è molto più bassa rispetto a un controllo lineare.

A frequenza nominale, la tensione raggiunge il valore massimo previsto per il motore.

 

Esempio:

Se il motore è alimentato a 50 Hz con 400 V nominali:

A 25 Hz (metà frequenza), la tensione sarà circa:

  400*(25/50)² = 400 * 0,5² = 400*0,25 = 100V

Questo riduce notevolmente il consumo energetico, ideale per carichi variabili come ventilatori e pompe centrifughe

[Pappardella]

Il 13/11/2025 alle 10:20 , Livio Orsini ha scritto:

La frequenza di questi impulsi, detta normalmente "carrier frequncy" o frequenza portante, attualmente, varia da circa 5kHz a circa 11kHz. Negli inverter di buona qualità è impostabile tramite un parametro, perchè aumentando la freqeunza si riduce la rumorosità del motore, però aumenta la temperatura raggiunta dal motore.

Molte grazie a tutti per le risposte!

Come mai però in una delle targhe applicate sul motore, c'è indicata una frequenza minima di switching? (0,5 kHz) Per eventuali frequenza minori non verrebbe garantito un buon funzionamento del motore?

[Livio Orsini]

Certo  potrebbe danneggiare il motore perché con frequenze inferiori la corrente non si avvicinerebbe alla forma sinusoidale.

Però oggi gli inverter hanno frequenza portatante minima di qualche kHz.