Cos'è un convertitore di frequenza a velocità variabile?
Si potrebbe dire che il VFD è il migliore amico del motore elettrico. I convertitori di frequenza variabili (VFD) sono dispositivi di controllo intelligenti che garantiscono il funzionamento efficiente dei motori elettrici così che consumino meno energia e riducano i costi operativi. Al contempo prolungano la durata delle attrezzature, ottimizzano i processi e riducono le necessità di manutenzione.
Lo sapevi che i VFD possono aiutarti a risparmiare sulla bolletta energetica? Il VFD può ridurre drasticamente il consumo energetico rispetto al funzionamento diretto in linea (DOL), in cui il motore gira a piena velocità indipendentemente dalla domanda. Utilizzando un convertitore di frequenza, si risparmia comunemente il 40% sull'energia o sul carburante. Talvolta il risparmio può arrivare fino all'80%. Grazie all'effetto roll-on, l'utilizzo di inverter riduce anche le emissioni di NOx e l'impronta di CO2 dei sistemi in cui sono installati.
Comprendendo cos'è un VFD e come utilizzarlo, puoi procedere a grandi passi verso il raggiungimento dei tuoi obiettivi climatici e ottenere un vantaggio competitivo. Ecco perché un VFD è una grande risorsa e un ottimo amico, non solo per i motori ma per l'intera azienda.

Vantaggi principali dei VFD:
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VFD per l'efficienza energetica: I VFD controllano in modo intelligente la velocità del motore, riducendo significativamente il consumo energetico (spesso del 40%+) rispetto al funzionamento dei motori non regolati, alla massima velocità
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Risparmio sui costi e rapido ritorno sull'investimento (ROI): I VFD riducono le bollette energetiche e la manutenzione e migliorano il controllo di processo, di norma con un ROI di 6-12 mesi
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Applicazioni versatili: I VFD e i convertitori di potenza ottimizzano varie applicazioni, tra cui ventilatori, pompe, trasportatori, gru, impianti di propulsione navale, elettrolisi dell'idrogeno e impianti di energia rinnovabile
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Oltre il risparmio energetico: I VFD offrono vantaggi che vanno oltre il risparmio energetico, come maggiori prestazioni, controllo di processo migliorato, durata più lunga delle attrezzature ed emissioni ridotte
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La competenza di Danfoss: Danfoss è specializzata in VFD adatti a qualsiasi tipo di motore, offrendo un'ampia gamma di soluzioni e un supporto globale per l'ottimizzazione delle prestazioni del motore
Qual è la differenza tra un VFD, un convertitore di frequenza e un convertitore di frequenza a velocità variabile (VSD)?
Tutti questi sinonimi si riferiscono allo stesso dispositivo. I drives sono anche noti sotto altre nomenclature quali convertitore di frequenza a velocità variabile o AFD, convertitore di frequenza regolabile, inverter a velocità variabile, variatore di velocità, convertitore di frequenza, inverter VFD, drive e convertitore di potenza.


Per utilizzare un VFD, collegarlo tra l'alimentazione elettrica e il motore elettrico. I VFD di Danfoss si autoregolano in base al tipo di motore, garantendo il funzionamento più efficiente possibile.
I risultati che ci si può aspettare dall'installazione di VFD:
- Migliore controllo di processo, per un conseguente taglio dei costi di produzione
- Consumo energetico ridotto, ad esempio negli impianti HVAC
- Generazione efficiente di energia nei sistemi di alimentazione
- Minore sollecitazione meccanica sulle applicazioni di controllo motore, per prolungare il ciclo di vita e accrescere i tempi di attività
- Prestazioni ottimizzate delle applicazioni che dipendono da motori elettrici

La necessità di risparmiare energia è un fattore chiave nello sviluppo dei dispositivi per il controllo di velocità. Inoltre, i VFD sono il metodo ottimale per controllare la velocità dei motori elettrici in base alla domanda di carico e per tagliare i costi energetici. Anche piccole modifiche nella velocità del motore si traducono in notevoli cambiamenti nel consumo energetico.
I drives sono utili anche per
- Convertire energia da fonti rinnovabili come il sole, vento o maree, per la trasmissione alla rete elettrica o il consumo locale
- Tecnologie ibride, dove i VFD permettono di combinare le fonti di energia rinnovabili e le riserve di energia al fine di creare soluzioni totali di gestione dell'energia
Potresti rimanere sorpreso
Lo sapevi che:
- Le economie emergenti promuovono la crescita di consumo energetico?
- Il 20% del consumo energetico del mondo consiste in consumo di energia elettrica
- Più del 50% dell'energia elettrica viene usato da motori elettrici
- Il 75% dei VFD viene utilizzato per controllare pompe, ventilatori e compressori
- Il consumo globale di energia elettrica potrebbe essere ridotto del 10% se i VFD venissero usati in ogni applicazione idonea
I convertitori di frequenza a frequenza variabile (VFD) sono pressoché invisibili, nascosti nei seminterrati e nei locali elettrici, ma svolgono un ruolo importante e imprescindibile nella vita moderna di tutti i giorni, rendendo il mondo e la nostra vita più sostenibili.

Come funzionano i VFD per ottimizzare i motori elettrici?
Il VFD è ubicato tra l'alimentazione elettrica e il carico del motore. Controlla la velocità del motore elettrico modificando la frequenza e la tensione erogata al motore. Alimentazione elettrica viene erogata al VFD, che regola la potenza destinata al motore. Il risultato? Un risparmio energetico immediato.
Domande frequenti sul convertitore di frequenza
Cos'è un VFD e perché occorre regolare la velocità del motore?
Un VFD offre un tipo di controllo motore che aziona un motore elettrico variando la frequenza e la tensione dell'alimentazione elettrica. Il drive o convertitore di frequenza ha anche la capacità di controllare la rampa di accelerazione e la rampa di decelerazione del motore rispettivamente durante l'avvio o l'arresto.
Anche se il VFD controlla la frequenza e la tensione di alimentazione del motore, spesso si parla di controllo di velocità, poiché il risultato è una regolazione della velocità del motore.
Ci sono molte ragioni per cui potremmo voler regolare la velocità del motore.
Ad esempio per
- risparmiare energia e migliorare l'efficienza del sistema;
- convertire la potenza in applicazioni di ibridizzazione o di elettrificazione;
- adeguare la velocità, la coppia o la potenza di un drive ai requisiti di processo;
- migliorare l'ambiente di lavoro;
- ridurre i livelli di rumore, ad esempio da ventilatori e pompe;
- ridurre le sollecitazioni meccaniche sulle macchine e sugli avvolgimenti del motore per estenderne la durata;
- ridurre i consumi per evitare picchi dei prezzi della domanda e ridurre le dimensioni del motore richieste.
Dove devo utilizzare convertitori di frequenza e avviatori statici?
I convertitori di frequenza a velocità variabile odierni integrano funzionalità di rete e di diagnostica per accrescere le prestazioni e aumentare la produttività. Quindi: il consumo di energia, il controllo motore intelligente e la riduzione delle correnti di picco sono tre ottimi motivi per scegliere un VFD per controllare ogni sistema a motore.
- I VFD sono prevalentemente impiegati per controllare ventilatori, pompe e compressori. Queste applicazioni costituiscono il 75% di tutti gli inverter in funzione a livello globale
- Trasportatori, centrifughe, gru, ascensori e attrezzature di trasformazione industriali che richiedono un controllo del movimento preciso sono altre applicazioni comuni per i VFD
- I sistemi di propulsione elettrica per navi elettriche e ibride sono altre applicazioni frequenti, in cui i VFD contribuiscono all'elettrificazione del nostro futuro sistema di trasporto marittimo con l'essenziale conversione di potenza
- Gli avviatori statici o soft starters e i contattori trasversali sono altre tipologie di controllo motore meno sofisticate. Sono utilizzati per proteggere i motori all'arresto e all'avviamento, in applicazioni semplici
- Un avviatore statico o soft starter è un dispositivo solid-state che fornisce una rampa di accelerazione graduale fino alla massima velocità durante l'avviamento di un motore elettrico
- Un contattore trasversale è un tipo di controllore del motore che applica l'intera tensione di linea a un motore elettrico
Qual è il vantaggio principale nell'utilizzo di un drive?
I VFD tagliano la bolletta energetica.
Un convertitore di frequenza può sfruttare il controllo VFD per variare la potenza erogata in base al fabbisogno energetico dell'attrezzatura, facendo risparmiare energia oppure ottimizzando il consumo energetico.
Il convertitore di frequenza può ridurre drasticamente il consumo energetico rispetto al funzionamento diretto in linea (DOL), in cui il motore gira a piena velocità indipendentemente dalla domanda. A differenza della regolazione con una valvola a farfalla o un damper, con un drive il controllo di velocità non spreca energia, perché regola la potenza del motore per soddisfare precisamente la richiesta effettiva. Utilizzando un convertitore di frequenza a velocità variabile normalmente si risparmia il 40% di energia. Di conseguenza, l'utilizzo di inverter riduce anche le emissioni di NOx e l'impronta di CO2 dei sistemi in cui sono installati.
Case story: Leggi come i VFD riducono drasticamente il consumo energetico nello stabilimento del Gruppo Roca
I VFD possono essere utilizzati per la conversione di potenza?
Un utilizzo diffuso dei VFD è la conversione di potenza per sistemi ibridi o elettrici che sfruttano l'accumulo di energia. Grazie alla crescita dell'elettrificazione i convertitori di potenza sono molto richiesti, in applicazioni navali e a terra, per la ricarica rapida, le reti CC, l'elettrolisi nel Power-to-X, le reti intelligenti, l'accumulo di energia e altro ancora.
Esplora l'ampia gamma di applicazioni di conversione di potenza:
- Elettrificazione tramite conversione di potenza
- Conversione di potenza per l'alimentazione da terra e la ricarica delle navi
- DC Backup industriale in alternativa ai gruppi di continuità, per evitare cali di potenza
- Case story: un traghetto RoPax in Finlandia utilizza i VFD per funzionare a batteria
- Case story: Danfoss iC7-Hybrid per il progetto Everfuel HySynergy Power-to-X
- Case story: Alimentazione con unità mobili di accumulo di energia nei Paesi Bassi
Quali tipi di VFD sono disponibili?
Sono disponibili molte tipologie di inverter, tutte ampiamente utilizzate nell'industria. Sia gli inverter monofase che gli inverter trifase si sono evoluti per adattarsi a un'ampia gamma di applicazioni. Le differenze tra i tipi di inverter comprendono i metodi utilizzati per il controllo di frequenza e tensione oltre alle modalità con cui gli inverter mitigano la distorsione armonica.
Scopri di più sulle soluzioni di mitigazione armonica Danfoss Drives
Le tre principali tecniche a frequenza variabile utilizzate nei drives sono denominate "con modulazione della larghezza degli impulsi (PWM)", con inverter a corrente e con inverter a tensione. La tecnica PWM è la più comune. Essa richiede di accendere e spegnere più volte i dispositivi di alimentazione, transistor o transistor bipolari a gate isolato (IGBT), per generare i corretti livelli di tensione (RMS). La tecnica PWM ottiene il controllo drive con la variazione della frequenza e della tensione di uscita tramite il controllo e la variazione della larghezza degli impulsi.
In quali applicazioni i VFD offrono il maggiore risparmio energetico?
In molte aziende industriali le bollette energetiche sono il costo principale dopo i salari. È possibile ridurre la bolletta energetica del 20-60% installando VFD nelle seguenti applicazioni:
- Sistemi HVAC o trasferimento dell'aria in data center, altri edifici, parcheggi o gallerie
- Pompe per la gestione di liquidi e acqua
- Compressori d'aria
- Altri compressori in loco, come celle frigorifere
Quanto può ridurre il consumo energetico un VFD?
"Se tutti i ventilatori e le pompe (a livello globale) fossero dotati di VFD, i risparmi sarebbero uguali all'intera capacità di generazione di energia dell'UE. Utilizzando i drives le emissioni di gas serra possono essere ridotte del 40% entro il 2040".
Fonte: Rapporto globale COP26 OMDIA
Un controllo scarso oppure obsoleto dei carichi, quali ventole, pompe, trasportatori e compressori, è una delle principali fonti di spreco di energia. Molte applicazioni su ventilatori, pompe e compressori funzionano ancora con la modalità diretta in linea (DOL) e alla massima velocità. Anche le nuove macchine o attrezzature sono costruite per funzionare sempre alla massima velocità. Nel 2023 oltre il 74% delle nuove attrezzature è stato installato con la modalità DOL; di conseguenza, c'è ancora ampio margine di miglioramento in ambito di efficienza energetica.
In genere ci si può aspettare un risparmio del 20-60% sulla bolletta energetica con ventilatori, pompe e chiller dotati di VFD. Grazie al controllo VFD, per ogni singolo carico del motore elettrico il risparmio può arrivare fino all'80%.
Quanta energia è possibile risparmiare utilizzando i VFD nelle applicazioni con pompe e ventilatori?
Applicando il controllo a velocità variabile a ventilatori e pompe, in linea generale è possibile ottenere un risparmio energetico del 40%. Questo è legato alla curva della coppia variabile. In ventilatori e pompe una riduzione del 20% della velocità del motore si traduce in un risparmio energetico del 50%.
Quali sono i vantaggi dell'utilizzo dei VFD nelle applicazioni con trasportatori industriali e gru?
Anche i VFD svolgono un ruolo cruciale in applicazioni industriali, ad esempio gru e trasportatori. In queste applicazioni l'ottimizzazione del processo e il controllo preciso di velocità e posizione sono i motivi principali per utilizzare gli inverter. Ad esempio, il VFD mette a disposizione il monitoraggio predittivo integrato e funzionalità anti-oscillazione. Nel caso dei trasportatori, il drive è dotato di un controllo integrato del posizionamento ad alta precisione in alternativa alle soluzioni servo. Il monitoraggio predittivo (CBM) integrato nel drive opera in concerto con un servizio di monitoraggio da remoto per accrescere l'affidabilità oltre che per creare nuovi vantaggi in termini di visualizzazione e registrazione. Sebbene i VFD possano contribuire ulteriormente al risparmio energetico, è improbabile che il risparmio per trasportatori e gru raggiunga il 40% ottenuto con ventilatori e pompe.
Maggiori informazioni sulla valenza dei VFD nelle applicazioni con trasportatori e gru industriali
I VFD sono validi anche per le applicazioni marittime?
Nella propulsione navale i motori elettrici e i VFD stanno rapidamente soppiantando i motori diesel e i sistemi meccanici. Senza inverter il controllo della velocità e della direzione delle navi sarebbe impossibile.
Oltre a ottimizzare l'efficienza energetica, i drives offrono una serie di altri vantaggi nelle applicazioni marittime. Tra essi si annoverano la sicurezza funzionale integrata, la facile integrazione nei sistemi della nave, il controllo compatto negli spazi limitati sottocoperta e una maggiore qualità dell'alimentazione a bordo.
Molte navi utilizzano ancora generatori diesel per produrre elettricità. Tuttavia, i traghetti completamente elettrici stanno diventando sempre più diffusi.
Consulta le nostre case story nel settore navale per scoprire in che modo il controllo a frequenza variabile e la conversione di potenza ottimizzano le prestazioni delle imbarcazioni e riducono le emissioni, a bordo e a terra.
Qual è il modo più rapido per decarbonizzare la tua azienda?
Lo sapevi che il 26% dei motori installati è dotato di inverter? E che il 75% di questi motori aziona carichi a coppia variabile (ventilatori, pompe e compressori). Il controllo dei carichi a coppia variabile ha il potenziale per conseguire il massimo risparmio energetico in un impianto industriale. Investire nella tecnologia dei convertitori di frequenza (VFD) per controllare queste applicazioni, insieme a potenziali sconti sulle utenze, è uno dei modi più rapidi per ridurre le bollette energetiche e decarbonizzare il tuo impianto.
Fonte: Rapporto globale COP26 OMDIA
Perché i VFD sono una buona soluzione quando si passa ai motori IE4?
A partire da luglio 2023 l'Europa ha alzato la soglia relativa all'efficienza dei motori, rendendo obbligatorio il grado minimo IE4 per i motori con potenza nominale compresa tra 0,75 e 375 kW.
Tuttavia, passando un motore DOL da IE1, IE2 o IE3 a IE4 l'energia utilizzata su un ventilatore o una pompa può di fatto aumentare per via del maggiore scorrimento. Pertanto, al fine di ridurre efficacemente il consumo energetico del sistema, si consiglia di installare un VFD sui motori che hanno subito questo tipo di upgrade.
Fonte: MEPS UE, Regolamenti EcoDesign in Europa
Come si può eliminare il controllo di valvole o damper riducendo anche le dimensioni del motore?
Lo sapevi che il 95% dei motori elettrici è sovradimensionato o dimensionato in caso di picchi di carico? Molti sistemi esistenti funzionano ancora con limitazioni meccaniche (valvole o damper) così da adeguare il sovradimensionamento al carico parziale. I VFD sono in grado di sostituire il comando valvola e risparmiare una quantità sorprendente di costi di esercizio per il motore o il carico del convertitore di frequenza. Allo stesso tempo, ciò permette di ridurre il dimensionamento del motore elettrico.
Qual è il tempo di ammortamento previsto quando si investe nei VFD?
Quando si investe nei VFD il normale ritorno sull'investimento è di soli 6-12 mesi.
Esempio: Una pompa da 7,5 kW che funziona 8.000 ore all'anno consuma elettricità per un importo pari a 6.000 $ all'anno, a fronte di una tariffa elettrica di 10 centesimi per kWh.
- Con l'installazione di un inverter per ridurre la velocità del motore di soli 5 Hz (10%) si ottiene un risparmio del 27% sul consumo di elettricità: $1.600 di risparmio all'anno
- Risparmio totale per l'intera durata: $40.500
- Tempo di ritorno: 6-12 mesi
Cos'hanno di speciale i convertitori di frequenza Danfoss?
La differenza tra Danfoss e altri fornitori di inverter è che Danfoss è leader mondiale nel mercato dei VFD, 100% dedicata ai drives. Il nostro obiettivo principale è realizzare inverter perfetti per le tue esigenze; per questo, offriamo milioni di varianti. L'ampia gamma di varianti di inverter è concepita per soddisfare qualsiasi esigenza di controllo del motore elettrico, dai sofisticati drives premium con funzionalità di manutenzione predittiva integrata ai semplici soft starter per una protezione di base. Gli inverter Danfoss ottimizzano i sistemi a motore elettrico, e funzionano con qualsiasi tipo di motore, come:
- Motori a induzione (IM)
- Motori a magneti permanenti (PM)
- Motori sincroni a riluttanza ad alta efficienza (SynRM)

Cosa significa pensare "oltre"?
Danfoss ti offre la libertà di combinare qualsiasi motore e inverter e quindi di ottimizzarli per ottenere le massime prestazioni. Non hai alcuna limitazione derivante dai classici pacchetti motore-drive definiti dal fornitore. Molti fattori al di là della classe di efficienza influenzano la scelta migliore dell'accoppiata VDF-motore. Tra questi fattori vi sono la logistica, la disponibilità e, soprattutto, il ritorno sull'investimento.
Offriamo i migliori componenti possibili e la massima flessibilità, affinché tu possa mettere a punto le prestazioni del sistema per adattarle esattamente alla tua applicazione. Un aspetto importante di questa flessibilità è la possibilità di utilizzare gli inverter con tutte le tecnologie motore, poiché i drives Danfoss sono progettati per la massima compatibilità. Ciò consente di risparmiare notevolmente sulle scorte dei ricambi e in situazioni di retrofit. Lo stesso VFD può gestire molti motori diversi per tutta la durata del sistema.
Quando si sceglie un fornitore di drives è opportuno considerare i seguenti fattori, ciascuno dei quali influisce sul costo totale di esercizio:

Per ottimizzare il risparmio occorre tenere in considerazione l'efficienza a carico parziale. È importante sapere che le classi di efficienza dei motori e del controllore del motore sono correlate al loro punto nominale. Le classi di efficienza non tengono conto dell'efficienza a carico parziale, anche se questo costituisce la maggior parte del tempo di funzionamento del motore.

Quando ti affidi a Danfoss ricevi un inverter di alta qualità, personalizzato esattamente in base alle tue esigenze. L'assemblaggio automatizzato (DFAA), i metodi di produzione intelligenti e il collaudo di ogni inverter, prima che esca dalla fabbrica, garantiscono la consegna a ciascun cliente di un prodotto affidabile.

I nostri esperti sono concentrati su ogni possibile dettaglio di ottimizzazione degli inverter e sono sempre al passo con le più moderne tecnologie. Spesso siamo noi a inventare le ultime novità. Quando ti affidi a Danfoss ottieni molto di più del solo drive. Inoltre, avrai accesso al nostro know-how applicativo e a una serie di servizi di manutenzione per mantenere i sistemi funzionanti al meglio durante l'intero ciclo di vita del convertitore di frequenza.