Toshiba VFS15: la guida completa all'inverter vettoriale general purpose

Cos'è l'inverter Toshiba VFS15

Il VFS15 è l'inverter general purpose della gamma Toshiba, pensato per coprire la maggior parte delle applicazioni industriali con un'unica famiglia di prodotto. Si tratta di un azionamento vettoriale ad alte prestazioni, capace di gestire sia motori asincroni sia motori sincroni a magneti permanenti, con un algoritmo di controllo sensorless sviluppato direttamente da Toshiba.

La caratteristica che lo distingue è la versatilità: lo stesso hardware può essere impiegato su pompe, ventilatori, nastri trasportatori, compressori e, grazie alle funzioni dedicate al sollevamento, anche su paranchi, gru e piccoli montacarichi. Non è quindi un prodotto verticale su un singolo settore, ma una piattaforma pensata per adattarsi a contesti applicativi molto diversi tra loro.

Nella configurazione standard l'inverter arriva già completo di filtro EMC integrato, ingresso di sicurezza STO, chopper di frenatura e porta di comunicazione RS485 con protocollo Modbus RTU, senza bisogno di moduli opzionali per un utilizzo di base.

Perché scegliere la serie VFS15

Coppia elevata a bassa velocità

Il controllo vettoriale sensorless permette di erogare oltre il 200% della coppia motore già in prossimità dello zero hertz, condizione critica per l'avviamento di carichi pesanti.

Dinamica di risposta rapida

Il doppio processore dsp integrato consente accelerazioni e decelerazioni molto rapide, utile in applicazioni con cicli macchina veloci o carichi variabili.

Pronto all'uso

Filtro EMC, STO e chopper di frenatura sono già di serie: l'inverter si installa senza dover aggiungere componenti esterni per le funzioni base.

Caratteristiche tecniche principali

Al di là della singola taglia scelta, l'intera famiglia VFS15 condivide un set di funzioni comuni che ne definiscono il posizionamento come inverter general purpose di fascia alta.

Panoramica delle funzioni di serie sulla gamma VFS15

Taglie di potenza disponibili

La serie VFS15 copre un range molto ampio, da poche centinaia di watt fino a decine di kilowatt, con alimentazioni sia monofase 230v che trifase 400v. Di seguito una selezione dei modelli più richiesti, con link diretto alla scheda tecnica di ciascun prodotto.

Modelli VFS15 più diffusi per potenza e alimentazione

Prezzi e disponibilità aggiornati sulla pagina di ciascun prodotto, comprensivi di manuale in italiano.

Versioni monofase e trifase

La gamma si divide in due macrofamiglie a seconda dell'alimentazione disponibile in impianto.

Serie 230v monofase, uscita trifase

Pensata per ambienti privi di linea trifase, tipici di piccoli laboratori, officine o impianti civili. Copre la fascia da 0,4 kw fino a circa 2,2 kw ed è la scelta più diffusa per motori di piccola taglia.

Serie 400v trifase

Destinata agli impianti industriali con linea trifase standard, copre l'intero range di potenza fino ai 22 kw e oltre, ed è la configurazione più utilizzata in ambito produttivo.

In entrambi i casi il motore a valle deve essere collegato secondo lo schema previsto dal manuale Toshiba, verificando sempre la corrispondenza tra tensione di uscita dell'inverter e configurazione degli avvolgimenti del motore.

Sicurezza STO e protezioni integrate

Uno dei motivi per cui il VFS15 viene scelto in ambito industriale è la presenza di serie della funzione STO, safe torque off, conforme alla norma IEC 13849-1 con livello di sicurezza SIL2. Questa funzione consente di interrompere in sicurezza la coppia motore senza dover togliere tensione all'intero azionamento, riducendo i tempi di ripristino dopo un arresto di sicurezza.

A questo si affiancano protezioni elettroniche complete: limitazione della corrente di spunto, protezione da sovraccarico termico del motore, rilevamento di corto circuito in uscita, controllo di sovratensione e sottotensione sul bus dc, protezione da guasto di terra e da mancanza fase in ingresso o in uscita.

Il filtro EMC integrato di categoria c2/c3 permette, nella maggior parte dei casi, di installare l'inverter senza filtri esterni aggiuntivi, semplificando il cablaggio del quadro elettrico e riducendo i tempi di messa in servizio.

Applicazioni tipiche

• Pompe centrifughe e sistemi di pompaggio a portata variabile
• Ventilatori industriali e sistemi di aspirazione
• Nastri trasportatori e linee di movimentazione
• Compressori a vite e sistemi ad aria compressa
• Paranchi, gru e piccoli montacarichi grazie alle funzioni dedicate al sollevamento
• Macchine utensili con richiesta di dinamica elevata
• Controllo di motori sincroni pm in applicazioni ad alta efficienza

Confronto tecnico con le altre serie Toshiba

Per capire dove si colloca il VFS15 nella gamma Toshiba è utile confrontarlo con la serie VFNC3S, pensata per potenze più contenute, e con la serie VFAS3, orientata verso applicazioni di fascia alta con potenze superiori.

Confronto tra le tre principali serie inverter Toshiba disponibili

In sintesi, il VFNC3S è la soluzione più economica per potenze ridotte e installazioni compatte, il VFS15 rappresenta il compromesso più equilibrato tra prestazioni, sicurezza e prezzo per la maggior parte delle applicazioni industriali, mentre il VFAS3 entra in gioco quando la potenza richiesta o la gravosità del ciclo di lavoro superano le possibilità del VFS15.

Installazione e messa in servizio

Come per ogni inverter industriale, la corretta installazione incide direttamente sull'affidabilità nel tempo. Alcuni punti da tenere sempre presenti:

1. Montaggio verticale con adeguato spazio libero sopra e sotto per garantire la dissipazione termica
2. Separazione fisica tra cavi di potenza e cavi di segnale, per ridurre le interferenze elettromagnetiche
3. Utilizzo di cavi schermati per il collegamento al motore, soprattutto su tratte lunghe
4. Verifica della messa a terra dello chassis prima della prima accensione
5. Attesa del tempo indicato a manuale dopo lo spegnimento prima di intervenire sui morsetti di potenza, per via delle cariche residue nei condensatori del bus dc
6. Configurazione dei parametri di targa del motore tramite il tuning automatico, per ottimizzare il controllo vettoriale

Accessori compatibili

La gamma VFS15 può essere completata con una serie di accessori pensati per la programmazione, la diagnostica e l'interfacciamento remoto:

• Interfaccia USB per la programmazione dell'inverter da pc
• Tastiera remota standard e tastiera remota con funzione di copia parametri
• Tastiera di programmazione multi loader per la gestione di più inverter
• Terminale operatore remoto LCD, anche nella variante con trasduttore di pressione integrato
• Cavi di collegamento RJ45 schermati in diverse lunghezze per la porta RS485

Come scegliere il modello corretto

La scelta del taglio giusto parte sempre dalla potenza nominale del motore da pilotare e dal tipo di carico applicato. Per carichi a coppia costante, come nastri trasportatori o applicazioni di sollevamento, conviene dimensionare l'inverter sul rating hd (heavy duty), mentre per carichi a coppia variabile, come pompe centrifughe e ventilatori, è generalmente sufficiente il rating nd (normal duty), con un margine di sovraccarico inferiore ma adeguato all'applicazione.

Va inoltre verificata la tensione di alimentazione disponibile in impianto, monofase 230v o trifase 400v, e la necessità o meno della funzione STO, richiesta in tutte le applicazioni in cui è previsto un arresto di sicurezza controllato a livello di categoria macchina.

In caso di dubbio sul dimensionamento corretto, è sempre consigliabile far verificare la scelta a un tecnico specializzato prima dell'acquisto, per evitare sottodimensionamenti o sovradimensionamenti inutili.

Domande frequenti sul Toshiba VFS15

Il VFS15 può controllare sia motori asincroni che motori sincroni pm?

Sì, il controllo vettoriale sensorless della serie VFS15 è progettato per gestire entrambe le tipologie di motore, con algoritmi di auto tuning dedicati a ciascuna configurazione.

Serve un filtro EMC esterno per installare il VFS15 in un ambiente civile?

Nella maggior parte dei casi no, perché il filtro EMC di categoria c2/c3 è già integrato di serie nell'inverter, coprendo i requisiti della norma EN61800-3 senza componenti aggiuntivi.

Qual è la differenza principale tra rating nd e rating hd?

Il rating nd è pensato per carichi a coppia variabile con sovraccarichi occasionali, mentre il rating hd offre una corrente nominale più contenuta ma un margine di sovraccarico maggiore, adatto ai carichi a coppia costante o alle applicazioni di sollevamento.

La funzione STO è disponibile su tutte le taglie della serie?

La funzione STO è prevista sulle versioni predisposte della gamma VFS15: è opportuno verificare sulla scheda tecnica del singolo modello la disponibilità di questa funzione prima dell'acquisto.

È possibile collegare il VFS15 a un PLC tramite bus di campo?

Sì, oltre alla porta RS485 Modbus RTU integrata di serie, sono disponibili moduli opzionali per Profibus DP, DeviceNet, CCLink, CANopen, EtherCAT ed Ethernet IP/Modbus TCP.

Qual è la differenza tra VFS15 e VFNC3S?

Il VFNC3S è pensato per potenze più contenute e installazioni compatte in ambito civile o commerciale, mentre il VFS15 offre prestazioni superiori, sicurezza STO integrata e funzioni dedicate al sollevamento, risultando più adatto ad applicazioni industriali generiche.

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