Il termine AFE acronimo di Active Front End non è ancora molto popolare in Italia tra gli utenti dell’automazione industriale. La maggior parte dei potenziali utilizzatori non sa nemmeno che esiste o lo chiama genericamente “elemento rigenerativo”.
Uno stadio AFE è fondamentalmente un apparecchio elettronico di potenza che serve a rigenerare potenza elettrica nel momento in cui un motore asincrono o sincrono (brushless) rallenta e di fatto inizia a comportarsi come un generatore.
HDT ha introdotto un apparecchio elettronico di tipo AFE chiamato RGN, acronimo di RiGeNerativo.
Approfondiamo un po’ il concetto e i principali vantaggi.
RGN, un passo avanti
RGN è un prodotto pensato per alimentare una intera rete di azionamenti di un macchinario fino ad un totale di 120kW.
Si tratta di un dispositivo del tipo AFE ( Active Front End ) capace trasferire energia in modo bidirezionale dalla rete al carico ( azionamenti ) tramite un bus DC e viceversa. In particolare, svolge la funzione di assorbire l’energia sviluppata durante la frenata da uno o più motori elettrici.
In tale situazione i motori si trasformano in generatori e riversano la loro energia verso i servodrive o inverter a cui sono collegati. Gli inverter o i servodrive (azionamenti in genere) ricevendo energia la cumulano nei condensatori finchè riescono ma quando l’energia cumulata è troppo la devono smaltire.
Come viene smaltita tale energia?
La strategia comunemente adottata da chi realizza applicazioni con più motori che alternano momenti di accelerazione a momenti di frenata possono accomunare i DC bus dei vari azionamenti in modo da trasferire l’energia da un azionamento all’altro fintanto che un motore frena mentre un altro è in accelerazione così da condividere l’energia. Nel caso che tutti i motori stiano frenando o nei casi in cui si preveda comunque un esubero di energia nel sistema è necessario inserire una resistenza di frenatura opportunamente dimensionata per smaltire la potenza in eccesso.
Ecco che l’inserimento di un dispositivo RGN nel sistema assorbe l’energia in eccesso generata dai vari motori e la reimmette in rete.
Pertanto l’inserimento di RGN in un impianto permette due importanti vantaggi:
- Il primo, già detto, di non disperdere l’energia generata dai motori in forma di calore su resistenze di frenatura ma di recuperarla in rete
- Il secondo, altrettanto importante e meno intuitivo riguarda il modo in cui RGN rigenera l’energia elettrica per reimmetterla in rete.
L’energia rigenerata dai motori viene reimmessa dai vari azionamenti in forma di corrente continua nel DC Bus condiviso.
La corrente continua in ingresso a RGN viene riconvertita in corrente alternata con valori e parametri identici a quelli della corrente alternata che circola nella rete pubblica.
Se si usasse al posto di RGN, un semplice raddrizzatore, si reimmetterebbe in rete una forma di corrente sporca, con effetti distorsivi e la possibilità di essere sanzionati dal fornitore di energia elettrica.
RGN, per contro, modula la forma d'onda della corrente assorbita o rigenerata, controllata dagli anelli di regolazione interni, e produce una corrente sinusoidale.
Questa corrente viene automaticamente fasata per essere generalmente* in fase con la tensione cos(FI)=1.
Quindi la potenza registrata dal contatore della rete elettrica pubblica è solo potenza attiva.
Se si usasse un semplice raddrizzatore si avrebbe sicuramente una corrente distorta e la potenza assorbita con componente reattiva registrata dal contatore che non fa lavoro.
In parole povere si pagherebbe energia elettrica che gira sul posto ma non produce lavoro utile.
Ulteriori approfondimenti: articolo giugno 2024 su RGN