Nelle applicazioni pratiche, i convertitori di frequenza devono solitamente essere dotati di reattori, filtri, resistori di frenatura e unità di frenatura per garantire la stabilità delle prestazioni, prolungare la durata dell'apparecchiatura ed evitare efficacemente impatti negativi sulla rete elettrica e sulle apparecchiature stesse. Di seguito sono riportate le funzioni di ciascun componente e le relative motivazioni:

1. Reattori
I reattori vengono solitamente aggiunti all'ingresso o all'uscita del convertitore di frequenza. Le loro funzioni principali sono:

Riduzione delle armoniche e delle fluttuazioni di corrente: i convertitori di frequenza generano armoniche, in particolare armoniche a bassa frequenza (come la quinta e la settima armonica). Queste armoniche causano fluttuazioni di corrente, influenzano il funzionamento del motore e aumentano il carico sulla rete elettrica. I reattori possono sopprimere efficacemente queste armoniche e ridurre l'impatto sulla rete elettrica e su altre apparecchiature.

Fluttuazioni di corrente uniformi: i reattori possono ridurre l'impatto della frequenza di commutazione del convertitore di frequenza sulla corrente, rendere più uniforme la forma d'onda della corrente e contribuire a ridurre le armoniche di corrente della rete elettrica.

Limitare sovratensioni e sovracorrenti: in alcuni casi i reattori possono limitare il verificarsi di sovratensioni o sovracorrenti, proteggendo i convertitori di frequenza e i motori da eventuali danni.

Motivi dell'installazione: proteggere le apparecchiature, ridurre l'impatto delle armoniche sulla rete elettrica e sulle apparecchiature elettriche ed evitare fluttuazioni ad alta frequenza e problemi di sovracorrente.

2. Filtri
I filtri sono generalmente utilizzati all'uscita dell'inverter. Le loro funzioni sono:

Eliminare le armoniche ad alta frequenza: il rumore di commutazione ad alta frequenza generato dall'inverter può interferire con il motore e altre apparecchiature elettriche. Il filtro può migliorare la stabilità del sistema filtrando il rumore ad alta frequenza.

Migliora l'ambiente operativo del motore: il filtro può eliminare l'impatto delle armoniche ad alta frequenza sul motore, evitare problemi quali surriscaldamento, vibrazioni e rumore del motore e migliorare la stabilità del funzionamento del motore.

Riduzione delle interferenze elettromagnetiche (EMI): il filtro può ridurre efficacemente le interferenze elettromagnetiche, garantire che l'apparecchiatura soddisfi gli standard di compatibilità elettromagnetica (EMC) ed evitare di compromettere il normale funzionamento di altre apparecchiature elettroniche.

Motivi dell'installazione: ridurre le interferenze ad alta frequenza e le armoniche, migliorare l'ambiente elettrico del sistema e proteggere il motore e altre apparecchiature dalle interferenze.

3. Resistenza di frenatura
Le resistenze di frenatura vengono solitamente utilizzate in combinazione con le unità frenanti. Le loro funzioni principali sono:

Assorbimento dell'energia rigenerativa: quando il motore azionato dall'inverter si ferma, l'inerzia rotazionale del motore converte l'energia cinetica in energia elettrica e la restituisce all'inverter. Se non si adottano misure preventive, un'eccessiva energia rigenerativa potrebbe causare un aumento eccessivo della tensione del bus CC e danneggiare l'inverter. La resistenza di frenatura può assorbire questa energia in eccesso e convertirla in energia termica, impedendo così che la tensione del bus CC diventi troppo elevata.
Migliora l'effetto frenante: nelle applicazioni di azionamento motore ad alta velocità, la resistenza di frenatura può aiutare efficacemente il motore a decelerare rapidamente e impedire che generi una corrente inversa troppo elevata a causa dell'inerzia quando si arresta.
Motivo dell'installazione: Assorbire l'energia rigenerativa del motore per garantire il funzionamento sicuro dell'inverter e del motore, soprattutto nelle applicazioni con frequenti avviamenti/arresti.

4. Unità frenante
L'unità di frenatura viene utilizzata insieme alla resistenza di frenatura. È principalmente responsabile del controllo e della regolazione del lavoro della resistenza di frenatura:

Controllo della tensione del bus CC: quando l'inverter è in funzione, l'inerzia del motore potrebbe immettere troppa energia nel bus CC, causando un aumento della tensione del bus. La funzione dell'unità di frenatura è monitorare la tensione del bus CC. Quando la tensione è troppo alta, attiva automaticamente la resistenza di frenatura per assorbire l'energia in eccesso e impedire che la tensione del bus superi lo standard.
Fornisce una frenata rapida: l'unità di frenatura e la resistenza lavorano insieme per consentire all'inverter di consumare rapidamente l'energia in eccesso quando il motore si ferma o inverte il freno, ridurre il tempo di arresto del motore e migliorare l'efficienza del sistema di controllo.
Motivi dell'installazione: controllare il flusso di ritorno dell'energia rigenerativa, proteggere l'inverter da tensioni eccessive e garantire una frenata rapida e sicura del motore.

Riepilogo
Nell'applicazione effettiva dell'inverter, l'installazione di reattori, filtri, resistori di frenatura e unità di frenatura può:
Sopprime efficacemente le armoniche, riduce le interferenze elettromagnetiche e garantisce la stabilità delle apparecchiature e delle reti elettriche.
Migliora l'efficienza e la durata del motore e riduce problemi quali surriscaldamento, rumore e vibrazioni causati da rumore ad alta frequenza.
Elaborare l'energia rigenerativa del motore, impedire che la tensione del bus CC dell'inverter sia troppo elevata e garantire il funzionamento sicuro e stabile del sistema.
Pertanto, la configurazione ragionevole di questi componenti può migliorare significativamente le prestazioni dell'inverter, aumentare la sicurezza del sistema e prolungare la durata utile dell'apparecchiatura.
Quando si utilizza un azionamento a frequenza variabile (VFD), non tutte le applicazioni richiedono l'installazione di reattori, filtri, resistori di frenatura e unità di frenatura. La necessità o meno di installare questi componenti dipende dall'ambiente applicativo specifico, dai requisiti di sistema e dalle condizioni di funzionamento delle apparecchiature. Ecco alcuni motivi e scenari comuni per l'aggiunta di questi componenti:

1. Situazioni in cui sono necessari i reattori
Elevato inquinamento armonico della rete: quando l'inverter viene utilizzato in un ambiente in cui le condizioni di alimentazione della rete sono instabili o la rete presenta un forte inquinamento armonico, il reattore può contribuire a ridurre le armoniche generate dalla frequenza di commutazione dell'inverter per evitare di causare un maggiore inquinamento alla rete.
Elevata potenza dell'inverter: nell'applicazione di inverter ad alta potenza, in particolare inverter superiori a 50 kW, i reattori possono ridurre efficacemente le fluttuazioni di corrente e ridurre l'impatto sulla rete e sulle apparecchiature.
Grandi fluttuazioni della tensione di rete: i reattori possono sopprimere le fluttuazioni della tensione di rete per garantire il normale funzionamento dell'inverter, soprattutto nelle aree in cui la tensione di rete è instabile o fragile.
Applicazioni tipiche: inverter con carichi ad alta potenza come centrali elettriche, macchinari pesanti e miniere; sono richiesti ambienti di rete industriale rigorosi.

2. Situazioni in cui sono necessari i filtri
Problemi di rumore ad alta frequenza negli azionamenti motore: il rumore di commutazione ad alta frequenza generato dall'inverter può causare interferenze elettromagnetiche (EMI) al motore e alle apparecchiature elettroniche circostanti. Se l'applicazione necessita di ridurre le interferenze elettromagnetiche o se nelle vicinanze sono presenti apparecchiature elettroniche sensibili (come PLC, sensori, ecc.), i filtri sono assolutamente necessari.
Conformità ai requisiti di compatibilità elettromagnetica (EMC): se l'apparecchiatura deve soddisfare rigorosi standard EMC, il filtro può ridurre efficacemente l'interferenza della radiazione elettromagnetica e della conduzione per garantire che l'apparecchiatura soddisfi gli standard di compatibilità elettromagnetica nazionali o internazionali.
Migliora il funzionamento del motore: se l'inverter aziona il motore e si verificano problemi come surriscaldamento del motore, aumento del rumore o delle vibrazioni, il filtro può ridurre l'impatto causato dalle armoniche ad alta frequenza.
Applicazioni tipiche: applicazioni con requisiti rigorosi sulle interferenze elettromagnetiche, come produzione ad alta precisione, apparecchiature di laboratorio, apparecchiature di comunicazione, apparecchiature mediche, ecc.

3. Situazioni in cui sono necessarie resistenze di frenatura
Requisiti di avvio/arresto o frenatura frequenti: in situazioni in cui sono richiesti avviamenti e arresti frequenti, l'energia rigenerativa generata dal motore per inerzia può causare un brusco aumento della tensione del bus CC. In questo caso, è necessaria una resistenza di frenatura per assorbire questa parte di energia, evitare che la tensione superi il valore standard e garantire il normale funzionamento dell'inverter.
Applicazioni ad alto carico con funzionamento a lungo termine: se il carico del motore è elevato e funziona a lungo, soprattutto in fase di decelerazione o arresto, potrebbe generare una notevole energia inversa. La resistenza di frenatura può impedire al motore di generare una tensione eccessiva a causa dell'inerzia.
Applicazioni che richiedono un rapido arresto o una decelerazione del carico: ad esempio, in applicazioni quali nastri trasportatori ed ascensori che richiedono un rapido arresto, le resistenze di frenatura possono accelerare la decelerazione del motore e ridurre i tempi di arresto.
Applicazioni tipiche: gru, nastri trasportatori, macchinari tessili, ascensori, ventilatori e pompe che si avviano e si arrestano rapidamente, ecc.
4. Situazioni in cui sono necessarie unità frenanti
Momenti in cui è necessario controllare l'energia rigenerativa: quando il motore deve essere utilizzato in caso di arresto rapido o frenata inversa, la tensione del bus CC potrebbe essere troppo alta. L'unità di frenatura può monitorare e controllare questa tensione per garantire che non danneggi l'inverter.
L'energia rigenerativa restituita dal motore è elevata: per gli inverter ad alta potenza, in particolare su carichi con elevata inerzia come ventilatori, pompe, macchinari pesanti, ecc., l'energia rigenerativa generata dall'inerzia del motore è elevata. L'unità di frenatura viene utilizzata insieme alla resistenza di frenatura per garantire che l'energia rigenerativa venga assorbita efficacemente ed evitare guasti causati da tensioni eccessive.
Funzionamento in condizioni di carico elevato e di elevata dinamica: ad esempio, in situazioni in cui sono richiesti frequenti cambi di velocità (come ascensori e gru), l'unità freno può contribuire a consumare rapidamente l'energia di feedback e a proteggere l'inverter e il motore.
Applicazioni tipiche: sistemi di azionamento motore ad elevata risposta dinamica, come ascensori, gru, nastri trasportatori, linee di produzione automatizzate, ecc.

Riepilogo:
Questi componenti sono solitamente necessari nei seguenti casi:

Quando la qualità della rete è scarsa, le armoniche sono elevate o le fluttuazioni di tensione sono notevoli, installare un reattore per proteggere l'inverter e la rete.

Quando sono richiesti requisiti rigorosi in materia di interferenze elettromagnetiche (EMI) o è necessario migliorare la fluidità del funzionamento del motore, installare un filtro.
Per applicazioni con frequenti avviamenti/arresti o decelerazioni rapide, è necessario installare una resistenza di frenatura e un'unità di frenatura per aiutare a controllare l'energia rigenerativa di feedback e garantire il funzionamento sicuro dell'inverter e del motore.
L'installazione di questi componenti dipende dalle esigenze specifiche del sistema, dal tipo di carico e dall'ambiente di lavoro. Per applicazioni con elevata potenza, frequenti avvii/arresti o severi requisiti ambientali elettrici, questi componenti aggiuntivi vengono solitamente presi in considerazione.