AES_8 2022

Speciale 85 AZIONAMENTI EFFICIENTI Automazione e Strumentazione n Novembre - Dicembre 2022 gono per motori e azionamenti da 100 a 1.000 V e da 0,12 a 1.000 kW. La diffusione delle nuove tecnologie digitali e di Indu- stria 4.0 sta spingendo verso la classe di efficienza IE4 con la norma IEC 60034-30-1 per i motori a corrente alternata ad azionamento diretto in linea e verso le classi IE4 / IE5 riferite alla norma IEC TS 60034-30-2 per i motori a corrente alternata a velocità variabile . I modelli classificati IE3, ad esempio, riescono a raggiun- gere il 96% di efficienza, mentre i più moderni IE4 e IE5 permettono una dispersione di energia del 15% infe- riore ai motori IE3. Da segnalare infine la classe Super Premium IE4/IE5 concepita per le nuove tecnologie. Questa classe di efficienza è descritta nella norma IEC 60034-30-1 per i motori a corrente alternata ad aziona- mento diretto in linea e nella norma IEC TS 60034-30-2 per i motori a corrente alternata a velocità variabile. Soluzioni per il risparmio energetico Fatti salvi gli obblighi normativi, in prima battuta le alternative a disposizione di costruttori e utilizzatori di motori elettrici sono principalmente l’ottimizza- zione dei motori asincroni ad alto rendimento, i motori brushless (a magneti permanenti), i motori a riluttanza variabile sincrona / commutata (SRM e SynRM), gli azionamenti passo-passo in tecnologia digitale. In generale a parità di potenza, i motori ad alta efficienza conseguono un’efficienza migliore dei motori tradi- zionali e una curva di rendimento più piatta al variare del carico, tale cioè da garantire il mantenimento di un valore elevato di efficienza. Nei motori ad alta effi- cienza le perdite meccaniche, elettriche e termiche sono ridotte in quanto vengono introdotte importanti modi- fiche costruttive rispetto ai motori tradizionali. Nella tabella sono schematizzate le principali opzioni. Strategie di ottimizzazione Oltre alla scelta di motori e azionamenti ci sono altre opzioni e metodologie di ottimizzazione che non vanno trascurate. Sistemi di nuova generazione possono per esempio sfruttare la potenza degli ambienti di simula- zione, diagnostica e progettazione per ridurre il numero di componenti, incrementare la robustezza e ottimizzare il processo. Gli audit energetici (Direttiva 2012/27/UE) fotografano i consumi energetici reali e individuano i possibili inter- venti di efficientamento energetico tramite strumenti di incentivazione. Tra questi i più noti e interessanti sono i certificati bianchi , titoli negoziabili che certificano inter- venti e progetti di incremento dell’efficienza energetica. Quanto ai materiali green nella produzione di motori e azionamenti l’obiettivo è di utilizzare materiali magnetici ceramici meno problematici rispetto a ferriti e terre rare. Anche il Nitrurio di Gallio, a seguito dell’affinarsi della purezza nei processi di produzione, consente di operare a tensioni / frequenze elevate e maggiore resistenza al calore. Questo materiale potrebbe portare a una significa- tiva sostituzione del silicio nei motori e negli azionamenti a più alto valore aggiunto. In termini costruttivi il potting e l’incapsulamento sono tecniche molto promettenti. Esse consentono il riempi- mento, l’immersione o l’incorporamento del componente elettronico o dell’assemblaggio in un involucro con un materiale resinoso come il silicone, allo scopo di fornire protezione, isolamento elettrico e dissipazione del calore. Hanno buon gioco in chiave di ottimizzazione anche le tecniche di controllo ‘sensorless’ in cui la posizione del rotore viene stimata sfruttando le misure di corrente e tensione dell’inverter e il modello del motore. In diverse applicazioni ciò consente l’eliminazione del sensore di posizione meccanico riducendo i costi e aumentando le prestazioni. Non ultimi, i metodi di ‘self commissio- ning’, ovvero di messa in servizio con l’intervento diretto dell’operatore, consentono l’identificazione automatica dei parametri dell’azionamento e la scelta ottimale dei valori dei parametri di controllo. n Oltre agli aspetti costruttivi, l’efficienza energetica può esseremigliorata anche attraverso tecniche di controllo efficaci ed economiche, come nel caso di utilizzo di procedure ‘sensorless’