Efficienza Energetica: l utilizzo dei motori ad alta efficienza e degli inverter in ambito industriale

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1 Efficienza Energetica: l utilizzo dei motori ad alta efficienza e degli inverter in ambito industriale Vicenza 26 ottobre 2006

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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)

7 Andamento delle caratteristiche elettriche Funzionamento del motore come generatore asincrono, in relazione allo scorrimento (s) e alla velocità (N)

8 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.

9 Controllo dei motori asincroni con inverter Caratteristiche coppia/velocità di un motore asincrono alimentato da inverter oltre la velocità nominale

10 Controllo dei motori asincroni con inverter Andamento del rapporto tensione frequenza da 0 alla velocità nominale

11 Struttura dell inverter Schema di potenza del convertitore di frequenza

12 L Inverter oggi: Regola la velocità dei motori elettrici, permettendo il controllo della tensione, della frequenza e della coppia.

13 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%:

14 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

15 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

16 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

17 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)

18 + La tecnologia per il recupero dell energia Batteria di condensatori 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. CIRCUITO DI PRECARICA SC - L1 L2 L3 +24VDR +24VRG CC CB + DB IGBT DRIVERS REGULATION SUPPLY SUPPLY CURRENT SENSE PWM GENERATOR MICROPROCESSOR UNIT U V W F + BRAKING RESISTOR R

19 La tecnologia per il recupero dell energia unico alimentatore dalla rete e inverter collegati in bus in c.c. 400 Vac 535Vdc<Vbus<750Vdc l energia di frenatura di uno o più motori viene assorbita dagli altri sfruttando il ricircolo di energia nel bus in c.c. L1 L2 L Alim. OPEN 1 OPEN 2 OPEN N Dalla rete si assorbe la sola differenza Gestione delle microinterruzioni e della mancanza rete

20 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 DI LINEA SINUSOIDALE A BASSO CONTENUTO ARMONICO COMPENSAZIONE DELLE VARIAZIONI DI TENSIONE DI LINEA RISPARMIO ENERGETICO CONTROLLO DEL BUS DC ANCHE CON TENSIONE DI RETE FLUTTUANTE SCAMBIO BIDIREZIONALE DELLA POTENZA

21 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

22 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

23 Applicazioni a risparmio energetico Impianto a fune con sistema A.F.E. Recupero dell energia generata in discesa dalla cabina.

24 Applicazioni a risparmio energetico Impianti per vetro Potenza installata: 120kW Potenza assorbita dalla rete: 20kW

25 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%

26 Applicazioni a risparmio energetico Macchine da stampa Ricircolo di energia fra i vari motori installati

27 Applicazioni a risparmio energetico Macchine utensili Recupero di energia in rete generata dal mandrino e assi

28 I prodotti e le soluzioni Brushless da 3 a 48A Inverter sensorless e vettoriali fino a 250 kw DC drives A OPENDRIVE Sistemi

29 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.

30 FINANZIARIA 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.

31 TDE MACNO Spa Via Dell Oreficeria, 41 VICENZA ITALY