Nelle applicazioni industriali e commerciali, la maggior parte delle pompe e dei ventilatori sono azionati da motori a induzione CA. Un "motore a induzione CA" è un motore asincrono che si basa su una corrente elettrica per far ruotare un rotore. Il campo magnetico dell'avvolgimento è generato dall'induzione elettromagnetica e il rotore ruota sempre a una velocità inferiore a quella del campo magnetico. Un " motore sincrono a magneti permanenti " si basa su magneti per far ruotare un rotore che ruota alla stessa velocità del campo magnetico rotante interno del PMSM.

1. I motori a magneti permanenti devono utilizzare azionamenti

I motori a induzione CA possono azionare pompe o ventilatori senza azionamenti a frequenza variabile, che sono spesso installati in sistemi di pompe o ventilatori per aumentare l'efficienza del sistema. I motori sincroni a magneti permanenti richiedono un azionamento per funzionare e non possono funzionare senza un driver. Per controllare con precisione la velocità di un motore sincrono a magnete permanente per soddisfare i requisiti applicativi quali pressione, flusso, volume, ecc., è necessario un convertitore di frequenza. Alcuni nuovi convertitori di frequenza sono già dotati di un'opzione di controllo del motore a magnete permanente come caratteristica standard, che consente all'operatore di controllare il motore a magnete permanente per azionare ventilatori e/o pompe con maggiore efficienza.

I motori a magneti permanenti offrono un significativo aumento di efficienza rispetto ai motori a induzione CA. I motori a magneti permanenti hanno un'efficienza a pieno carico superiore rispetto ai motori a induzione CA. La differenza di efficienza tra i motori a induzione CA e i motori a magneti permanenti è mostrata di seguito.

Un azionamento a frequenza variabile non aumenterà l'efficienza del motore, un azionamento a frequenza variabile aiuterà a migliorare l'efficienza del sistema nell'intervallo di velocità operativa, poiché la maggior parte dei sistemi non funzionerà sempre alla massima velocità. Un azionamento a frequenza variabile aiuta a migliorare l'efficienza del sistema perché ha la capacità di rallentare un motore, una ventola o una pompa invece di girare una valvola per strozzare la pompa o chiudere una serranda per interrompere il flusso d'aria.

Il grafico sopra mette a confronto un motore sincrono a magneti permanenti PMAC da 10 hp 1800 giri/min con un motore a induzione CA avanzato NEMA che funziona con un carico di coppia variabile su un intervallo di velocità compreso tra 100 e 500; in entrambi i casi l'efficienza dei due motori diminuirà. A 600 giri/min, l'efficienza del motore NEMA premium scende da circa il 90% a circa il 72% e il PMAC scende da circa il 94% all'83%. È stato dimostrato che i motori a magneti permanenti sono più efficienti dei motori a induzione CA quando i sistemi operativi influiscono sull’efficienza delle apparecchiature.

2. Vantaggi e svantaggi del motore a magneti permanenti

Anche se i motori a induzione CA si trovano più comunemente nei sistemi di azionamento dei motori, sono generalmente più grandi e meno efficienti delle soluzioni con motori a magneti permanenti. Sebbene le soluzioni con motori a magneti permanenti tendano ad avere un costo iniziale più elevato, possono offrire dimensioni più piccole in un pacchetto meccanico più compatto e, soprattutto, una maggiore efficienza. I motori a magneti permanenti tendono ad essere più costosi dei motori a induzione CA e sono più difficili da avviare rispetto ai motori a induzione CA. Tuttavia, i vantaggi dei motori a magneti permanenti includono una maggiore efficienza, dimensioni più piccole (i motori a magneti permanenti possono avere dimensioni fino a un terzo della maggior parte dei motori CA, il che rende l'installazione e la manutenzione molto più semplici) e la capacità di mantenere la coppia completa a un livello bassa velocità.

3. La tendenza sta cambiando

L'uso di motori a magneti permanenti insieme agli azionamenti a frequenza variabile non è una novità e i progettisti e i proprietari di apparecchiature stanno iniziando a scegliere più soluzioni di motori a magneti permanenti per installazioni di applicazioni con ventole e pompe perché sono più piccoli e più efficienti degli azionamenti a frequenza variabile. Esiste un algoritmo speciale per azionare i motori a magneti permanenti. Oggi sul mercato sono disponibili alcuni nuovi azionamenti a frequenza variabile che dispongono di una funzione standard incorporata per controllare i motori a magneti permanenti senza costi aggiuntivi. Man mano che sempre più produttori di convertitori di frequenza iniziano ad aggiungere funzioni di controllo ad alte prestazioni dei motori a magneti permanenti, gli utenti saranno inclini a installare sistemi motore che funzionino in modo più efficiente, siano disponibili in confezioni più piccole e costino meno.