Motori ed efficienza

Dalla rivista:
Automazione Oggi

 
Pubblicato il 10 febbraio 2024

Motori elettrici e inverter sono componenti chiave per applicazioni ad alta efficienza energetica in ambito industriale: l’azionamento ha il potenziale per portare enormi risparmi energetici, fino al 40% a seconda dell’applicazione

Nel 2024 la Commissione Europea dovrebbe rivedere il Regolamento sui requisiti di progettazione ecocompatibile per motori elettrici e azionamenti a velocità variabile. In questa revisione verranno probabilmente considerati: – requisiti di efficienza energetica più severi per motori e azionamenti a velocità variabile; – requisiti minimi di efficienza energetica per motori con tensione nominale superiore a 1.000 V; – requisiti per le combinazioni di motori e inverter immessi insieme sul mercato, nonché per gli azionamenti a velocità variabile integrati (azionamenti compatti). Alla luce di questa prossima revisione, i produttori di motori e inverter, associati a Federazione Anie a livello nazionale, e a Cemep a livello europeo, forniscono delle raccomandazioni chiave per garantire che la revisione consideri la necessità di sfruttare ulteriormente il potenziale non ancora sfruttato degli azionamenti a velocità variabile nella riduzione del consumo energetico, e la relativa necessità di esaminare le prestazioni dei motori elettrici a livello di sistema (‘system approach’) piuttosto che a livello di prodotto. In particolare, sarà fondamentale allineare la revisione del Regolamento sulla progettazione ecocompatibile per i motori elettrici e gli azionamenti a velocità variabile con il Regolamento sulla progettazione ecocompatibile per i prodotti sostenibili (Espr), che amplia di molto il perimetro dei prodotti considerati e di fatto sostituisce il Regolamento Ecodesign. Sarà altresì necessario promuovere la circolarità e l’efficienza delle risorse integrando indicatori di efficienza dei materiali e requisiti della Dichiarazione Ambientale di Prodotto (EPD), basati sugli standard ISO, previsti per la fine del 2025. Infine, sarebbe importante che la EPD si potesse ridurre a un’autodichiarazione senza introdurre certificazioni di parte terza. Altrettanto importante sarebbe includere il Passaporto dei Prodotti Digitali in linea con l’Espr: tale requisito sarebbe coerente con i requisiti informativi dei clienti sulla condivisione delle informazioni relative al prodotto attraverso il suo ciclo di vita.

B&R Automazione Industriale

La tecnologia di controllo del movimento di B&R si integra perfettamente nell’architettura di automazione insieme a controllo della macchina, HMI e tecnologia di sicurezza, per creare una soluzione completa per macchine e sistemi. I componenti di controllo del movimento sono in grado di garantire la massima interoperabilità in qualsiasi momento. Il portfolio prodotti di B&R include due varianti particolarmente compatte della sua soluzione con motore e azionamento integrati, gli Acoposmotor Compact, che combinano servocomando, servomotore come trasduttore di energia e sensore di posizione integrato. Il modulo raggiunge le massime prestazioni grazie alla scelta ‘green’ del nitruro di gallio come semiconduttore nei componenti di potenza con dissipazione di potenza minima e dalla serie di motori ottimizzata per questo caso d’uso. Un potente processore dà alle varianti di Acoposmotor Compact un veloce tempo ciclo, interno di 50 µs, per il controllo di corrente, velocità e posizione; le nuove unità dispongono di nuovi motori con densità di coppia particolarmente elevata. B&R ha strettamente integrato OPC UA nei suoi prodotti di automazione, è quindi possibile implementare qualsiasi controller B&R come server o client OPC UA, il che consente la comunicazione verticale con sistemi Scada, MES ed ERP e la comunicazione indipendente dal fornitore da PLC a PLC. br-automation.com

Beckhoff Automation

L’unità di rigenerazione universale AX8820 di Beckhoff viene utilizzata per reimmettere in rete l’energia recuperata; è adatta all’uso con il servosistema multiasse AX8000, con i servoazionamenti digitali compatti AX5000 e con dispositivi di terze parti. L’energia viene rigenerata in modo sinusoidale, evitando le distorsioni della rete tipiche della rigenerazione block-shaped. L’unità rigenerativa AX8820 è progettata per una tensione di alimentazione nominale da 400 a 480 Vc.a., una potenza nominale di 7 kW e una tensione massima del circuito intermedio di 848 Vc.c. Per una gestione efficace, l’energia di rigenerazione viene inizialmente immagazzinata nel circuito intermedio; l’unità AX8820 inizia a reimmettere energia in rete solo poco prima che venga raggiunta la soglia di sovratensione dei dispositivi collegati. Diverse unità di rigenerazione AX8820 possono funzionare in parallelo per adattare in modo ottimale la potenza di rigenerazione alle esigenze della macchina. Con l’aiuto della diagnostica estesa via Ethercat è possibile analizzare anche l’energia di rigenerazione attuale; i dati online possono essere utilizzati per registrare i tempi dei processi della macchina. Ciò significa che è possibile verificare se l’efficienza della macchina può essere aumentata scaglionando i processi della macchina. www.beckhoff.it

Eaton

L’inverter DM1 compatto fa parte della serie PowerXL di Eaton ed è progettato appositamente per il controllo di pompe, ventilatori e nastri trasportatori, nonché per applicazioni generali in ambito Moem. L’unità DM1 copre la gamma di potenza fino a 22 kW e può essere installato in alloggiamenti da 200 mm grazie alla sua compattezza e alla ridotta profondità di installazione. L’uscita a prova di cortocircuito da 100 kA stabilisce nuovi paradigmi in questa categoria. Per facilitare l’installazione DM1 offre 4 tipi di applicazione, ovvero standard, pompa, Hvac e universale: a seconda della tipologia selezionata verranno visualizzati solo i parametri richiesti per tale applicazione, facilitando la configurazione del prodotto. Dal design robusto e compatto, DM1 può essere collegato al sistema di comunicazione SmartWire-DT; tramite le schede opzionali può inoltre supportare i protocolli Profibus, Canopen e Devicenet per il mercato nordamericano, nonché una connessione Wlan o GSM. Inoltre, è configurabile tramite il web server interno, senza la necessità di installare alcun software; il controllo remoto e la manutenzione possono quindi essere facilmente implementati tramite qualsiasi connessione IP approvata. A seconda della configurazione le modalità operative Sensorless Vector Control (SLV) e V/f control supportano il sovraccarico nominale del motore rispettivamente al 150% e 110%. Inoltre, l’inverter consente un controllo altamente dinamico dei motori PM in applicazioni particolarmente efficienti dal punto di vista energetico. Infine, DM1 è caratterizzato da un’elevata resistenza al calore e offre prestazioni ottimali a temperature ambiente fino a 50 °C (IP20 e IP21); le ventole con elevato ciclo-vita e controllo regolabile contribuiscono a una maggiore affidabilità. Sono disponibili in versione standard, senza tastiera e funzione STO, con un’interfaccia Modbus RTU, e in versione DM1 Pro, dotata di tastiera a 7 segmenti, funzione STO (SIL2 PL c) e numerosi protocolli di comunicazione di serie. Entrambi i modelli sono dotati di una connessione per la tastiera remota DG1, che visualizza tutti i parametri in modo chiaro. www.eaton.com/it/it-it.html

Ever Elettronica

L’esperienza maturata nel campo dell’automazione industriale permette a Ever Elettronica di progettare e produrre internamente motori sincroni brushless e passo passo altamente personalizzati su specifiche richieste del cliente. Dal 2023 la produzione di motori è stata inoltre implementata con l’inaugurazione di una nuova sede produttiva in Italia che, accanto a quella già presente degli azionamenti, permette l’avvicinamento della fornitura ai clienti europei e al know-how della progettazione interna. L’offerta di motori brushless DC a bassa tensione è caratterizzata da una comprovata qualità costruttiva, dall’alta efficienza dovuta a processi di montaggio curati in ogni dettaglio e, infine, dalle personalizzazioni realizzabili su misura del cliente. Nel dettaglio, i motori brushless DC di Ever possono essere muniti di diversi tipi di feedback (encoder incrementale o assoluto, sensori di Hall), così come di vari elementi quali riduttore e freno, con una protezione fino al grado IP67. www.everelettronica.it

Festo

I servomotori Emmt-AS di Festo sono progettati per applicazioni spinte, con dinamiche elevate e ottime prestazioni. Grazie al loro design innovativo, offrono soluzioni salvaspazio a cavo singolo, riducendo tempi e costi di installazione. Questa tecnologia è stata realizzata con materiali di alta qualità per garantire precisione e affidabilità costanti nel tempo e ridurre i fermi macchina. Un altro vantaggio della progettazione accurata dei motori Emmt-AS è la ridotta dispersione di energia, che permette un utilizzo efficiente delle risorse, così da diminuire l’impatto ambientale e promuovere una produzione più responsabile. La famiglia Emmt-AS offre 5 taglie (60/80/100/150/190), con coppia nominale fino a circa 80 Nm, encoder assoluto ‘single-turn’ e ‘multi-turn’ con cavo di collegamento ibrido lungo fino a 100 m per potenza ed encoder. La parametrizzazione dei drive di controllo dei motori Emmt-AS avviene tramite il tool Festo Automation Suite, disponibile per il download diretto dal sito: con questo semplice strumento è possibile configurare nuove applicazioni da zero, oltre che effettuare diagnostica e controllo durante la prima messa in funzione. www.festo.it

Garnet

Tamagawa, rappresentata in Italia da Garnet, ha recentemente presentato la serie di servomotori brushless TBL-i6α, dotata di una struttura leggera e compatta, che si conferma come la gamma di motori più efficiente sul mercato con valori di efficienza fino al 90%: la serie garantisce un notevole risparmio energetico rispetto ai servomotori brushless tradizionali. Grazie alla sua compattezza, la serie TBL-i6α assicura rapide accelerazioni e decelerazioni, alte velocità di lavoro, basso cogging e vibrazioni ridotte alle basse velocità, tutte caratteristiche che rendono i nuovi servomotori Tamagawa particolarmente adatti per tutte le applicazioni che richiedono prestazioni elevate e alte dinamiche di moto. La gamma TBL-i6α prevede inoltre motori in versione IP67 con flangia quadra a partire da 40 mm, potenze fino a 1 kW, avvolgimenti da 48 Vc.c. fino a 200 Vc.a.; possono essere equipaggiati con resolver o con encoder assoluto da 25 bit ‘battery less’. Completano la serie i rispettivi drive in versione Ethercat con ingressi analogici/digitali e con STO integrato. Tutta la serie è certificata UL, CE; RoHS. www.garnetitalia.com

Heidenhain Italiana

Etel, marchio di Heidenhain, offre una vasta gamma di motori lineari e torque standard, in grado di soddisfare pressoché qualsiasi esigenza della clientela in ogni settore dell’automazione, della macchina utensile e dell’industria dell’elettronica/semiconduttore. La peculiarità di tutti i motori è la speciale costruzione in versione zero-cogging, che fornisce una densità di potenza di picco elevata e un’efficienza termica considerevole, assicurando notevoli vantaggi in termini di precisione ed efficienza energetica. Un esempio sono i progetti SolarImpulse e, successivamente SolarImpulse2; si tratta di un aereo alimentato a energia solare che ha compiuto il giro del mondo; i veicoli sono stati equipaggiati con motori torque Etel specifici, sviluppati con il chiaro obiettivo di ottenere la massima efficienza energetica nell’unità di volume e indici di affidabilità ai massimi livelli. L’innovazione di Etel è un processo continuo che, dagli sviluppi ‘estremi’ derivati da questi progetti, traspone la tecnologia al mondo industriale, per beneficiarne nella costruzione di impianti sempre più sostenibili. Oggi questa tecnologia è già disponibile nei motori della famiglia TMB+ e in tutti gli sviluppi dei prodotti attualmente in essere. www.heidenhain.it

Interroll Italia

La Interroll DC Platform di Interroll si è recentemente arricchita con le ultime versioni dei RollerDrive EC5000. Gli integratori di sistemi e gli OEM avranno più possibilità di adottare le nuove versioni plug&play dei rulli motorizzati in applicazioni e in soluzioni di movimentazione particolari. Interroll EC5000 offre caratteristiche all’avanguardia: oltre alla disponibilità nelle tecnologie da 24 V e 48 V, i nuovi motori sono disponibili in 3 livelli di potenza (20, 35 e 50 W), diametri da 50 e 60 mm, grado di protezione IP54, con interfaccia analogica o bus. Nella versione per carichi pesanti l’unità EC5000 si rivela un efficiente azionamento a corrente continua per sistemi di movimentazione di carichi unitari fino a 500 kg, sia a temperature ambientali normali, sia in versione Deep Freeze fino a -30 °C; EC5000 si declina anche in versione bombata, ideale per trasportatori a nastro rettilinei. Sviluppato con un design salvaspazio e dotato di azionamento brushless, il nuovo motore è particolarmente adatto per trasportatori a nastro orizzontali o con leggera inclinazione, per trasportatori continui e sistemi di trasporto a zero pressione di accumulo. Infine, EC5000 è disponibile anche con funzione ‘stop’, in grado di tenere in posizione i materiali trasportati quando si fermano, ma anche di arrestarli se ancora in movimento, appena viene a mancare la tensione di sistema a 24 o 48 V. Garantisce quindi un’elevata sicurezza contro i danni alle merci trasportate. www.interroll.com/it

Mitsubishi Electric

I motori a magneti permanenti EM-A di Mitsubishi Electric costituiscono la soluzione ideale per efficientare un sistema mantenendo alte le prestazioni di controllo, sia in termini velocità che di posizionamento. Più compatti e leggeri di un asincrono, offrono, in abbinamento con la serie di inverte FR-E800, un controllo sensorless ad anello aperto. Grazie ai modelli fino a 7,5 kW, con velocità massima di 4.000 giri/minuto, gli EM-A garantiscono una gestione fino al 200% della coppia nominale. Inoltre, si presentano senza encoder, permettendo di risparmiare in cablaggio e componentistica del sistema. L’inverter effettua il controllo sensorless sfruttando la struttura a poli magnetici salienti del motore, e stimando con precisione la loro posizione in ogni momento tramite un sistema di controllo adattativo. Il motore EM-A risulta estremamente adatto per dinamiche e posizionamenti semplici ma efficaci, assicurando al tempo stesso un notevole risparmio energetico. È garantito infatti il superamento della classe IE5, creando, assieme all’inverter, un pacchetto economico ma estremamente efficiente e performante. https://it.mitsubishielectric.com/fa

Nord-Motoriduttori – Nord Drivesystems

Lo standard europeo DIN EN 60034-30-1: 2014-12 (collegamento alla rete) e DIN VDE 0530-30-2: 2019-02 (collegamento all’inverter) definiscono le 4 classi di efficienza dei motori elettrici da IE1 a IE4+; rispetto alle classi definite dalle norme, gli azionamenti più efficienti sono noti come IE5. Il motore sincrono a magneti permanenti IE5+ di Nord supera in modo significativo la massima classe di efficienza IE5. Particolarmente compatto ed efficiente, offre un rendimento elevato e costante fino al 93% su un ampio intervallo di coppia, garantendo così prestazioni energetiche ottimali anche nel funzionamento a carico parziale e a velocità ridotta. L’attenzione al risparmio energetico e l’incalzare delle normative sull’efficienza energetica hanno richiesto la progettazione di motori sempre più performanti: il motore IE5+ non solo fa risparmiare energia, ma riduce anche le emissioni di CO₂; rispetto a un motore asincrono IE3, un motore sincrono IE5+ riduce le emissioni di circa 0,15 t di CO₂ all’anno. In sistemi di grandi dimensioni, come per esempio nel settore intralogistico, dove sono presenti centinaia di impianti e altrettanti azionamenti, si può raggiunge un risparmio totale elevatissimo. Il motore IE5+ di Nord si distingue anche per un altro fattore di sostenibilità: l’efficienza nell’utilizzo dei materiali. Nord Drivesystems ha progettato IE5+ come motore sincrono a 8 poli con una struttura a magneti permanenti interni (IPM), il che permette di ridurre le dimensioni dei componenti attivi del motore, con un risparmio non solo del materiale per i lamierini, ma anche del materiale dei magneti. Per garantire un approvvigionamento energetico capace di non impattare sull’ambiente, infine, Nord Drivesystems ha ridotto la percentuale di terre rare, che si trovano principalmente in Russia, Cina e Brasile, nel materiale dei magneti. Con i motori sincroni a 8 poli, lo statore può essere realizzato anche con i cosiddetti avvolgimenti a singolo dente, di conseguenza un materiale prezioso come il rame viene utilizzato solo dove è effettivamente necessario e se ne riduce l’uso inefficiente nella testa di avvolgimento. Naturalmente, questa filosofia vale anche per il motoriduttore DuoDrive, in cui il motore IE5+ è integrato. www.nord.com

Robox

Le strade per migliorare l’efficienza energetica di un sistema drive e motore sono, come al solito, molteplici. La strada maestra è di utilizzare motori sincroni a magneti permanenti; un’altra strada è quella di migliorare l’efficienza dell’inverter stesso. Con RID20-E, Robox segue una terza via: utilizza una sorgente di alimentazione in corrente continua. In questo modo, un grosso risparmio energetico si ottiene alimentando un’intera linea di assemblaggio robotizzata con un’unica alimentazione DC. Progettato per sopportare alte temperature/vibrazioni questo dispositivo risulta essere un componente determinante nei sistemi di automazione di ultima generazione. Inoltre, RID20-E può essere integrato direttamente sul motore brushless in versione Shuttle (soluzione orientata ai produttori di motori) oppure in versione Nearby, per installazione vicino al motore (soluzione destinata agli OEM poiché permette di realizzare architetture distribuite a bordo macchina con drastiche riduzioni di cablaggio). I settori di utilizzo sono molteplici: packaging, beverage, sistemi di assemblaggio, movimentazioni multiasse, robotica. www.robox.it

SEW-Eurodrive

Settori come la logistica (per trasportatori a nastro e a rulli) e linee produttive con posizionamenti a velocità rapide o crescenti richiedono soluzioni versatili e compatte per coniugare performance ottimali all’energy management. I motori sincroni serie DR2C.. in classe di efficienza energetica IE5, secondo la norma IEC TS 60034-30-2, sono la soluzione SEW-Eurodrive per allinearsi alle normative e garantire alte prestazioni. La dinamica degli azionamenti con inverter è maggiore rispetto a quella di un motore collegato alla rete; l’ingombro è minimizzato e l’efficienza è massimizzata per un’ampia gamma di applicazioni. I motori azionati con inverter permettono di ridurre il consumo energetico fino al 40% e, quindi, le emissioni di CO₂. I motori DR2C.. possono essere combinati con tutti gli inverter della piattaforma di automazione modulare Movi-C. Robustezza e durevolezza dei motori AC, combinate con compattezza e basse perdite dei motori sincroni grazie alla tecnologia IPM (Interior Permanent Magnet) offrono, in un unico prodotto, il meglio dei mondi sincrono e asincrono. Le perdite di energia si riducono fino al 50% rispetto a un motore IE3 alimentato dalla rete. www.sew-eurodrive.it

Smart Automation

Con i motori lineari di Jenny Science, costruttore svizzero i cui prodotti sono distribuiti in Italia da Smart Automation, è possibile costruire macchine più compatte, leggere e precise. Con la tecnologia di misurazione della forza brevettata Forceteq si può controllare la qualità anche durante la produzione. L’avvio è molto semplice, guidato da menu tramite browser web; sono disponibili librerie pronte all’uso per l’integrazione di sistemi bus come Ethercat, Profinet, Ethernet/IP, Powerlink o Canopen. I motori garantiscono diverse caratteristiche tra cui: design compatto, peso ridotto ed elevata precisione; elevato rendimento, che garantisce massima compattezza; riduzione al minimo dell’energia dispersa grazie a uno studio dedicato dei flussi magnetici. I motori lineari modulari possono essere combinati tra loro in maniera flessibile. Queste caratteristiche rendono il prodotto unico nel suo genere. www.smartautomation.it

Softing Italia Motors

Softing Italia Motors propone i motori brushless DC slotless Assun che, in dimensioni estremamente compatte, con diametro da 16 a 65 mm, garantiscono la massima efficienza (fino all’89%) grazie all’impiego di magneti NdFeB ad alte prestazioni di ultima generazione. Il vantaggio dei motori Bldc slotless è sicuramente l’assenza di cogging, che si traduce in un funzionamento più fluido, silenzioso e con minime vibrazioni anche alle basse velocità. Grazie a un accurato design dell’avvolgimento, si garantisce un controllo della posizione preciso e con bassa inerzia; non essendoci un nucleo in ferro, questi motori Bldc slotless sono in grado di produrre velocità che vanno da 3.000 rpm fino a 60.000 rpm, con ottime performance di accelerazione. Opzionalmente è disponibile un driver integrato con funzioni di controllo della velocità e posizione. Grazie all’elevata qualità, al costo competitivo e alla possibilità di personalizzazione, questi prodotti si presentano come la soluzione ideale per una motorizzazione ottimale in svariate applicazioni. www.softingitalia.it/motori-e-motoriduttori

Yaskawa

Sostituire un motore di efficienza IE2/3 con un motore sincrono a riluttanza (SynRM), accoppiato a un azionamento Yaskawa della serie GA, riduce significativamente i consumi energetici e i costi associati. I motori SynRM riducono le perdite di energia fino al 40%, evitando l’impiego sia di avvolgimenti nel rotore, sia di gabbie di scoiattolo. Inoltre, aumentano l’affidabilità del sistema nel suo insieme. Confrontati per esempio con motori tradizionali di pari prestazioni, riducono notevolmente le temperature di avvolgimenti e cuscinetti anche di 30 e 15 °C rispettivamente. Dal punto di vista dell’utilizzo, questi motori uniscono una semplicità di manutenzione assimilabile a quella dei motori a induzione, con prestazioni assimilabili a motore a magneti permanenti. Inoltre, avendo le stesse dimensioni dei più tradizionali motori a induzione IE2, si possono sostituire a questi in modo agevole, senza modifiche meccaniche. I drive GA di Yaskawa gestiscono motori sia a riluttanza pura, sia assistiti da magneti permanenti, grazie all’innovativa tecnica di controllo sensorless EZ Vector Control; in aggiunta, accrescono l’efficienza energetica complessiva dell’applicazione con specifici algoritmi di energy saving. Ulteriori funzioni, come la gestione di tutte le reti fieldbus su Ethernet in una sola scheda opzionale, funzionalità PLC integrata sul drive con macroapplicative pronte all’uso e software di commissioning evoluto, completano le dotazioni degli inverter. www.yaskawa.it

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