AES_8 2022

AZIONAMENTI EFFICIENTI Speciale 84 Novembre - Dicembre 2022 n Automazione e Strumentazione progettazione e la classificazione dei motori, nonché per le attività legislative nazionali. Lo standard si applica ai motori a velocità singola classificati secondo la norma IEC 60034-1 o IEC 60079-0 (atmosfere esplosive) e progettati per l’avviamento diretto in linea (DOL, Direct On Line). I valori limite di efficienza sono basati su fre- quenza, numero di poli e potenza del motore. Le classi di efficienza vanno da IE1 a IE4. La serie di norme IEC 61800-9 stabilisce nuovi parame- tri di riferimento per la valutazione di progetti ecologici di sistemi di azionamento e apparecchiature comandate. In particolare, IEC 61800-9-2 definisce le classi di effi- cienza per gli azionamenti in corrente alternata, definiti anche ‘moduli di azionamento completi’ (CDM, Com- plete Drive Module) con classi di efficienza che vanno da IE0 a IE2. Queste classi si riferiscono ad azionamenti da 100 a 1.000 V e da 0,12 a 1.000 kW. In forma complementare IEC 61800-9-2 definisce le classi di efficienza IES (da IE0 a IE2) per motori e azio- namenti abbinati, detti anche ‘sistemi di azionamento’ o PDS (Power Drive System). Anche queste classi val- lamento ha una portata più ampia, coprendo motori con range di potenza da 0,12 kW fino a 1000 kW. Da circa 13 anni la norma IEC 60034-30 stabilisce le classi di efficienza internazionali IE (Internatio- nal Efficiency: IE1, IE2, IE3, IE4) dei motori elettrici. Questo assicura una base comune internazionale per la Tecnologie Descrizione Motori brushless I motori brushless, in particolare quelli a magneti superficiali e ad avvolgimenti concentrati presentano un’immediata disponibilità di coppia. Impiegano materiali magnetici ad alta densità di flusso che permettono di costruire motori più leggeri, compatti e con basso momento di inerzia rotorico. Assicurano inoltre l’assenza di perdite per effetto Joule sul rotore, mentre la presenza di perdite per correnti parassite nei magneti è molto inferiore rispetto a quella dei motori sincroni e asincroni tradizionali. Motori sincroni a magneti permanenti Nei motori sincroni a magneti permanenti (PMSM) è possibile implementare un numero elevato di poli, con una riduzione della velocità a parità di tensione e un aumento della coppia a parità di corrente. Questo grado di libertà progettuale permette di utilizzare un collegamento diretto con evidenti vantaggi in termini di efficienza, ingombri e costi generali. Motori sincroni a riluttanza I motori a riluttanza variabile commutata (SRM), sincroni a riluttanza (SynRM) e sincroni a riluttanza con magneti permanenti (PMaSynRM) sono macchine ad alta efficienza energetica. Eliminazione delle perdite nel rotore, riduzione del calore da dissipare, precisione nei controlli di coppia, robustezza e alta densità di potenza, fanno dei motori elettrici a riluttanza macchine applicabili nella quasi totalità dei settori industriali. Motori Super Premium IE4/IE5 ad alto tasso di efficientamento Recenti stime indicano che se l’80% dei motori industriali installati fossero sostituiti con motori IE5 ultra-premium, si risparmierebbero circa 160 TWh all’anno. I motori di nuova concezione con queste classi di efficienza sono generalmente valutati in base alla coppia piuttosto che alla potenza. L’efficienza complessiva è determinata tenendo conto della dissipazione di potenza nell’inverter e dei guadagni di processo ottenuti con il controllo della velocità. Da un punto di vista energetico, i motori IE5 hanno dispersioni inferiori di circa il 20% rispetto a un motore IE4 e fino al 40% rispetto a quelli in classe IE3. Azionamenti a velocità variabile L’uso crescente di azionamenti a velocità variabile è aumentata in modo significativo. Gli esperti del settore hanno suggerito che circa il 50% dei motori industriali trarrebbe beneficio dall’essere accoppiato con un azionamento a velocità variabile. Il concetto alla base di questi sistemi a risparmio energetico è di erogare energia dove la velocità del motore elettrico viene adattata alla domanda della macchina. Azionamenti digitali passo-passo Gli azionamenti passo-passo in tecnologia digitale garantiscono una rotazione fluida e precisa. Accoppiati con un motore provvisto di encoder, tali azionamenti rendono possibile impiegare la tecnologia stepper anche nelle applicazioni che richiedono il controllo di coppia, limitando la perdita di passo, migliorando l’efficienza del sistema e sfruttando in piano la coppia del motore. Tabella – In base alla tecnologia costruttiva, le caratteristiche di efficienza dei motori elettrici industriali possono variare molto Il potting e l’incapsulamento sono le due tecniche principali utilizzate per proteggere i componenti elettronici sensibili e dunque per aumentare l’efficienza di motori e azionamenti