Il silenzio è una tecnologia

Regolazione sinusoidale dei ventilatori AC trifase: come la serie DSV elimina rumore magnetico, distorsioni introdotte dalla regolazione elettronica e complessità installativa nei sistemi ventilanti in impianti HVAC&R.

Negli impianti HVAC/R, modulare la velocità dei ventilatori non significa solo ridurre la portata d’aria.

Significa farlo per motori che, con altre tecnologie di regolazione, possono richiedere accorgimenti aggiuntivi senza introdurre problemi tecnici: ronzii, rumore magnetico, distorsioni armoniche, stress elettrico sui motori, correnti parassite sui cuscinetti, necessità di filtri aggiuntivi, cavi speciali e maggiore complessità di installazione.

La serie DSV nasce per rispondere a questa specifica esigenza: una regolazione in modulazione di tensione VAC sinusoidale, progettata per mantenere il sistema ventilante efficiente, silenzioso, conforme e utilizzabile anche con motori asincroni trifase standard ad alto scorrimento.

La richiesta nasce dalla necessità di modulare la potenza di scambio attraverso la regolazione della velocità dei ventilatori AC di uno scambiatore di calore ventilato, mantenendo stabile il parametro di progetto - temperatura, pressione o portata - migliorando efficienza e risparmio energetico nelle condizioni di carico parziale.

Il sistema doveva però rispettare un vincolo fondamentale: regolare la velocità senza generare disturbi elettrici verso la rete, senza introdurre rumore magnetico sul motore e senza obbligare il cliente a sostituire motori, cablaggi o architettura elettrica esistente.

Per questo la richiesta non era semplicemente “ridurre la velocità dei ventilatori”, ma ottenere una regolazione adatta a sistemi HVAC/R operativi: silenziosa, conforme e applicabile anche in retrofit.

Le tecnologie tradizionali di regolazione risolvono il tema della modulazione continua, ma possono introdurre effetti collaterali importanti in alcune applicazioni HVAC/R.

• Gli inverter offrono una regolazione continua, ma l’uscita PWM richiede filtri sinusoidali lato motore, filtri armoniche lato rete, filtri EMC, cavi schermati, motori con doppio isolamento e idonei alla gestione a frequenza variabile da inverter. Inoltre possono introdurre stress sugli isolamenti e correnti parassite sui cuscinetti nei motori non progettati specificamente per alimentazione inverter.
• I regolatori a taglio di fase sono semplici, compatti e meno costosi, ma deformano la tensione nei punti intermedi di regolazione, con possibile rumore magnetico aggiuntivo e distorsione armonica variabile con il punto di lavoro.
• In molte applicazioni HVAC/R questo comporta un aumento della complessità impiantistica, dei componenti accessori, delle competenze e delle attenzioni progettuali richieste durante installazione e messa in servizio.

Il problema da risolvere era quindi più ampio della sola regolazione della velocità: serviva una soluzione capace di modulare i ventilatori senza amplificare gli effetti tipici della regolazione elettronica in modulazione di frequenza o a parzializzazione di fase.

La soluzione doveva inserirsi in un contesto applicativo reale, con vincoli tecnici precisi:

• mantenere l’uso di motori asincroni trifase standard ad alto scorrimento;
• evitare la sostituzione dei cavi esistenti con cavi schermati dedicati;
• eliminare la necessità di filtri esterni legati alla regolazione;
• consentire l’installazione anche su impianti già esistenti;
• garantire una regolazione compatibile con la stabilità del parametro di lavoro dello scambiatore;
• mantenere una soluzione gestibile, modulare e adatta al service in campo.

Questi vincoli sono il motivo per cui la serie DSV non va letto come alternativa generica a qualsiasi tecnologia, ma come soluzione specializzata per applicazioni HVAC/R in cui qualità della regolazione, silenziosità e semplicità di installazione sono requisiti progettuali.

Selpro ha sviluppato la serie DSV per gestire la velocità dei ventilatori AC trifase con un principio diverso e ibrido: non ricostruire la forma d’onda tramite commutazioni ad alta frequenza e non deformarla con il taglio di fase, ma selezionare livelli proporzionali di tensione sinusoidale ricavati da autotrasformatori toroidali con nucleo a grani orientati.

Ad ogni valore VAC, il motore riceve una tensione sinusoidale a 50 (o 60 Hz).

La commutazione tra i diversi valori VAC avviene in modalità zero-cross: allo zero di tensione in chiusura e allo zero di corrente in apertura.

Questo elimina i picchi di commutazione, tutela i componenti elettromeccanici e mantiene la regolazione pulita dal punto di vista elettrico.

Il DSV è quindi indicato per condensatori remoti, dry cooler, chiller e scambiatori ventilati con motori AC trifase standard ad alto scorrimento, soprattutto dove la regolazione deve essere silenziosa, stabile e compatibile con motori e cablaggi esistenti.

L’architettura del DSV combina l’unità di controllo digitale con autotrasformatori toroidali ad alta efficienza e una batteria di relè di potenza.

I gradini di tensione sono selezionati per sfruttare la curva del gruppo ventilante, in particolare ai bassi regimi, dove molti impianti HVAC/R lavorano per lunghi periodi.

La regolazione prevede OFF e sei gradini VAC con due step ausiliari ON/OFF aggiuntivi per extra-power.

Il sistema può essere configurato in modalità Master o Slave proporzionale e integrato con sistemi di supervisione tramite Modbus RTU (RS-485), oltre a logiche dedicate anche per applicazioni Wet & Dry secondo la configurazione di progetto.

Il punto tecnico centrale resta la forma d’onda: il DSV non genera distorsioni PWM e non taglia la sinusoide.

Il motore lavora con una tensione sinusoidale, più vicina al comportamento di alimentazione diretta da rete rispetto alle altre tecnologie di regolazione.

I dati di prova sul DSV applicato a quattro ventilatori FE-080 della Ziehl-Abegg mostrano un comportamento interessante per gli impianti che lavorano molte ore a carico parziale.

Con il primo gradino si ottiene già circa il 20% della velocità nominale con il 7% della potenza totale impegnata; con il quinto gradino circa il 55% della velocità con il 38% della potenza.

Questo permette di mantenere una quota utile di portata d’aria con potenza assorbita contenuta nelle condizioni intermedie di lavoro.

Tabella dei gradini misurati su 4 ventilatori FE 080-6-6P.

I valori sono dati di prova interni Selpro e dipendono dalla configurazione del sistema ventilante: numero di ventilatori, polarità del motore e caratteristiche dello scambiatore.

Nel confronto tra tecnologie, il punto non è solo regolare la velocità, ma capire cosa succede alla forma d’onda e all’ambiente elettrico durante la regolazione.

Il DSV, modulando con gradini di tensione sinusoidale e commutazione zero-cross, non introduce le distorsioni tipiche della regolazione a parzializzazione di fase o a frequenza variabile.

Questo aspetto ha un impatto diretto sull’installazione: il DSV non richiede un filtro sinusoidale lato motore per ricostruire la forma d’onda, né un filtro armoniche dedicato alla correzione delle distorsioni generate dalla regolazione.

Il dato va però comunicato con precisione: non significa che la rete elettrica sia sempre priva di armoniche già presenti a monte, ma che il principio di regolazione del DSV non aggiunge le distorsioni tipiche di altre soluzioni.

Confronto indicativo delle distorsioni introdotte dalla regolazione elettronica

Differenza tra filtro sinusoidale, filtro armoniche, filtro EMC e componenti tipici delle applicazioni a inverter.

L’applicazione del DSV consente di affrontare la regolazione dei ventilatori AC partendo dalla qualità della tensione fornita al motore.

Il DSV non corregge a valle gli effetti di una regolazione distorta: evita di generarli nel principio stesso di funzionamento.

• tensione sinusoidale verso il motore durante la regolazione;
• assenza di rumore magnetico aggiuntivo dovuto alla forma d’onda di regolazione;
• eliminazione dello stress elettrico legato a fronti ripidi o forme d’onda distorte;
• nessuna necessità di filtri e cavi speciali rispetto a soluzioni a inverter;
• compatibilità con motori AC trifase standard anche per applicazioni retrofit;
• regolazione stabile del parametro di lavoro dello scambiatore.

Il risultato non è solo una variazione di velocità, ma una regolazione più pulita, più prevedibile e più coerente con applicazioni in cui continuità di servizio, rumore acustico, rumore elettrico e conformità sono aspetti progettuali rilevanti.

Il DSV esprime il massimo valore quando la regolazione deve convivere con vincoli tecnici reali: continuità di funzionamento, silenziosità, retrofit, motori esistenti e conformità elettrica.

• Condensatori remoti e dry cooler con ventilatori AC trifase.
• Chiller e scambiatori ventilati in impianti HVAC/R.
• Retrofit di sistemi esistenti con motori e cablaggi standard.
• Data center, ospedali e impianti critici a funzionamento continuo.
• Installazioni urbane, edifici sensibili o applicazioni con limiti acustici stringenti e vincoli EMC.
• Impianti in cui eliminazione di filtri, cavi speciali e componenti accessori rappresenta una semplificazione progettuale concreta.

Per applicazioni che richiedono una regolazione continua ad alta risoluzione, oppure per nuovi progetti interamente basati su motori EC, è opportuno valutare caso per caso la tecnologia più adatta.

Il DSV è una soluzione specializzata per motori asincroni trifase e per contesti in cui qualità della regolazione, silenziosità e semplicità di installazione sono priorità progettuali.

Il DSV dimostra che la regolazione dei ventilatori AC può essere affrontata non solo come controllo della velocità, ma come qualità della tensione, semplicità di installazione e affidabilità del sistema ventilante.

Per le applicazioni HVAC/R in cui silenziosità, conformità EMC, durata del sistema ventilante e semplicità di retrofit sono requisiti progettuali, il DSV rappresenta una soluzione tecnicamente solida e concreta.

Ogni applicazione ha vincoli specifici: numero di ventilatori, corrente nominale, tipologia di motore, cablaggio esistente, modalità di regolazione e integrazione con la supervisione.

Il modo migliore per valutare il DSV è gestire la configurazione dell’impianto con Selpro.

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