Come si esegue il controllo della velocità del motore e quanti metodi di controllo della velocità del motore esistono?

1. Frequenza attuale

La rotazione del motore è direttamente correlata all'elettricità, il controllo moderno attraverso il regolatore di velocità per influenzare l'ingresso del motore e controllare la velocità del motore, la figura seguente con un oscilloscopio per osservare il motore in una sinusoide monofase di frequenza AC e sinusoide trifase velocità del vento e relazione di corrente, su e giù per la cresta dell'onda rappresenta la velocità del vento, la frequenza corrente di 360 gradi, la frequenza corrente negli Stati Uniti è di 60 volte al secondo, chiamata 60 Hz, in altre parti del mondo, questa velocità è di 50 volte al secondo (50 Hz), e la linea orizzontale al centro, nota anche come "linee dello zero", un'onda sinusoidale passa attraverso di essa 120 volte al secondo.

2. Motori a più velocità

La maggior parte dei produttori di motori offre motori con più di una velocità disponibile e praticamente non esiste un controllore separato per cambiare queste velocità. I motori a più velocità utilizzano avvolgimenti filettati o avvolgimenti multipli alternati, e la velocità può essere cambiata manualmente con un interruttore o controllata tramite una scheda di circuito. I motori tipicamente utilizzati per la velocità multipla sono i motori monofase PSC e a poli in ombra, con i motori PSC che sono i più comuni e che possono avere avvolgimenti maschiati o alternati e i motori a poli in ombra realizzati con avvolgimenti maschiati.

Le combinazioni di velocità offerte dal produttore sono limitate e la velocità effettiva richiesta potrebbe non essere sempre disponibile, il che è comunque un limite dei motori a più velocità; un altro svantaggio è che l'interruttore utilizzato è di solito necessario per cambiare manualmente la velocità, e questi motori funzionano bene con i ventilatori, che vengono utilizzati per scambiare una certa quantità d'aria senza variazioni per un determinato periodo di tempo, e questo tipo di motore per ventilatori è relativamente economico. Tuttavia, il flusso d'aria esatto è difficile da regolare perché non è flessibile in termini di velocità.

3. Controllo passivo della velocità del dispositivo

I controlli di velocità dei dispositivi passivi sono di solito i più economici da implementare, ma spesso sono i più costosi da utilizzare perché sprecano energia. Controllano le caratteristiche elettromagnetiche del motore variando la tensione di ingresso. Questo riduce l'ampiezza dell'intera onda sinusoidale, modificando di fatto l'altezza dell'onda sinusoidale di frequenza, una vecchia tecnica che viene sostituita da metodi più moderni che utilizzano interruttori più efficienti e meno costosi a causa della sua bassa efficienza.

I motori più comuni utilizzati con il controllo passivo della velocità sono i motori PSC, a poli ombreggiati e trifase. Indipendentemente dal tipo di motore utilizzato, quando si utilizza un particolare tipo di controllo, il carico non deve essere superiore al valore nominale del motore all'avvio, pena un guasto. In genere si tratta di 150-200% della coppia di funzionamento a piena velocità. Questo tipo di controllo viene generalmente applicato a motori di bassa potenza e di solito non ci si deve preoccupare del carico o dell'efficienza. Sebbene i controlli passivi siano economici e affidabili, di solito richiedono l'intervento manuale di qualcuno e può essere difficile ottenere velocità precise a causa dell'incoerenza della tensione in uscita.

4. Resistenze in serie

Trasformatore: Può essere utilizzato al posto di un resistore e funziona generalmente nello stesso modo. È costituito da due bobine, isolate elettricamente l'una dall'altra, disposte in modo tale che una variazione della corrente in una bobina modifichi la tensione nell'altra bobina. La diminuzione o l'aumento della tensione modifica la velocità del motore. Il vantaggio di un trasformatore rispetto a un resistore in serie è che non spreca energia sotto forma di calore durante l'avviamento a bassa velocità, il che significa anche che il carico può essere avviato a bassa velocità. Gli svantaggi di questo tipo di controllo sono che di solito è di grandi dimensioni, richiede un funzionamento manuale e non è economico come un resistore in serie.

Varistore: Quando questo dispositivo viene attivato, cambia la tensione attraverso l'avvolgimento del motore, producendo così lo slittamento del motore. In genere, un varistore è costituito da un elemento resistivo dotato di due contatti, uno scorrevole e uno fisso. Quando il contatto scorrevole si muove insieme all'elemento resistivo verso il contatto fisso, cambiano sia la distanza che la velocità della corrente in uscita dall'elemento e questa variazione di velocità della corrente può essere convertita in una velocità variabile quando il motore è collegato in linea retta. Lo svantaggio di questo controllo è che il motore deve essere avviato ad alta velocità e poi decelerato. In caso contrario, i contatti si surriscaldano e si bruciano. Un altro svantaggio è che il varistore deve essere azionato manualmente.

Potenziometro: Un potenziometro è molto simile a un varistore, tranne per il fatto che ha un elemento resistivo collegato al circuito attraverso 3 contatti anziché 2. La disposizione e il modo in cui cambia la corrente sono leggermente diversi. L'estremità dell'elemento resistivo è collegata al circuito e il terzo contatto è collegato all'uscita del circuito, di solito un contatto rimovibile che scorre attraverso l'elemento resistivo.

5. Controllo a stato solido

Negli ultimi anni si sono registrati enormi progressi nella tecnologia di controllo a stato solido e nel modo in cui può essere utilizzata per controllare i motori; la maggior parte dello sviluppo di prodotti per i regolatori di velocità riguarda il controllo a stato solido, e alcuni controlli sono addirittura integrati nel motore stesso. I controlli a stato solido sono spesso molto affidabili, possono fornire velocità precise e sono sempre più economicamente fattibili da utilizzare con motori a potenza frazionaria. In passato, questi tipi di controlli venivano utilizzati solo con motori di potenza frazionaria, dove il risparmio di potenza ne dimostrava l'utilità, mentre i progressi dell'elettronica e la riduzione dei costi ne modificavano l'utilizzo.

La maggior parte dei diversi tipi di controllo a stato solido incorpora variazioni di frequenza e/o di corrente per controllare la velocità del motore, e può persino modificare la frequenza al di sopra della normale frequenza di linea, il che significa che è possibile aumentare la velocità oltre la portata del motore. I motori tipicamente utilizzati con il controllo a stato solido sono a poli ombreggiati, PSC e trifase. Sebbene questi tipi di controllori siano più precisi rispetto ai controllori meno sofisticati utilizzati in passato, il loro utilizzo presenta ancora alcuni inconvenienti o problemi per quanto riguarda il controllo della velocità e della coppia. Ad esempio, la maggior parte dei produttori di questi controlli di velocità non è consapevole dei danni che possono essere causati al motore dalla modifica della frequenza armonica.

Altri svantaggi di cui tenere conto sono: le correnti che superano i valori specificati possono essere molto dannose per il laminato dell'avvolgimento del motore, i picchi di tensione provenienti dall'inverter possono causare molti danni all'avvolgimento, le armoniche sono superiori a quelle già testate nei componenti del motore e possono causare danni ai cuscinetti o al laminato, il suono e le vibrazioni possono essere alterati, con conseguenti perdite e, naturalmente, un maggiore rischio di incendio.

6. Dispositivi meccanici

I dispositivi meccanici sono una delle forme più antiche di controllo della velocità di ventilatori e soffianti e possono essere utilizzati da soli o in combinazione con altri tipi di spazio. Nella maggior parte dei casi, presentano molti vantaggi rispetto alle forme elettroniche di controllo della velocità. Ad esempio, non ci si deve preoccupare del guasto delle apparecchiature elettroniche e degli esperti che devono determinare quale parte si è guastata. Con i dispositivi meccanici, di solito è possibile vedere quale parte si è guastata e la maggior parte dei meccanici è in grado di risolvere il problema, se necessario.

Purtroppo, durante il normale funzionamento, la velocità di solito non è regolabile e il meccanismo richiede molta manutenzione, come la lubrificazione.

Pulegge: Questa è la forma più comune di controllo della velocità nelle trasmissioni a cinghia; esistono persino pulegge completamente regolabili che consentono di ottenere la velocità esatta. Tuttavia, quando si cambia il diametro della puleggia, di solito è necessario modificare anche la lunghezza della cinghia. Le pulegge hanno un enorme vantaggio nei ventilatori o nelle soffianti di grandi dimensioni, dove la velocità deve essere più lenta o più veloce di quella fornita da un motore standard o dove non è possibile utilizzare un azionamento diretto. Possono inoltre trasportare facilmente carichi elevati, a condizione che la tensione della cinghia sulla puleggia sia corretta. La maggior parte di noi ha familiarità con questo tipo di trasmissione e sa che non è regolabile mentre il ventilatore o il soffiatore è in funzione, il che rappresenta un enorme spreco; inoltre, questa configurazione è solitamente una delle più soggette a manutenzione.

Prodotti di trasmissione (riduttori, ingranaggi, frizioni, ecc.): Questa forma di controllo della velocità non è tipicamente utilizzata per ventilatori e soffianti, ma non deve essere esclusa dalla considerazione. Molti conoscono i prodotti di trasmissione perché vengono utilizzati in applicazioni in cui, a differenza dei ventilatori, il carico non cambia quando la velocità viene rallentata. Sono generalmente affidabili, ma spesso molto costosi e ingombranti. Sono spesso soggetti a una manutenzione elevata e spesso richiedono una regolazione manuale per modificare la velocità.