Motore elettrico e quadro insieme: definire correttamente i dispositivi di protezione nell'ordine

La mattina della messa in servizio, l'elettricista che apre la morsettiera vede, accanto ai tre terminali di potenza, altri due cavi sottili: i terminali dei sensori PTC annegati nell'avvolgimento. Nel quadro, però, non c'è un relè per termistori a cui collegarli. O i cavi restano scollegati e il motore entra in servizio senza protezione termica, oppure il lavoro slitta di una settimana. Capita spesso anche il contrario: il quadro è stato realizzato con un relè con ingresso PTC, ma il motore arriva senza sensori e l'ingresso del relè viene ponticellato.

Il punto comune dei due casi è che motore e quadro vengono ordinati separatamente, senza che l'uno sappia dell'altro. La protezione è una catena in cui i componenti interni al motore e i dispositivi del quadro lavorano insieme; anche nell'ordine va trattata così.

Le due metà della catena di protezione

Per semplificare, conviene dividere in due gruppi gli elementi coinvolti nella protezione di un motore asincrono:

• Quelli all'interno o sul motore: sensore di temperatura dell'avvolgimento (PTC o PT100), resistenza anticondensa, terminali ausiliari nella morsettiera, fori di ingresso cavi e, nelle grandi carcasse alimentate da azionamento, cuscinetto isolato o messa a terra dell'albero. Questi elementi vengono aggiunti durante la produzione del motore o prima della spedizione; aggiungerli in seguito in campo è difficile o impossibile.
• Quelli nel quadro: protezione da cortocircuito (fusibile o interruttore salvamotore), protezione da sovraccarico (relè termico o relè elettronico), controllo di mancanza e sequenza delle fasi, relè di valutazione a cui si collega il sensore, contatto che comanda la resistenza e il dispositivo di avviamento stesso.

Il primo gruppo va scritto nell'ordine del motore, il secondo nell'ordine del quadro. Il problema è che i due ordini partono spesso dalla scrivania di persone diverse. Per quale guasto interviene ciascun dispositivo lo abbiamo trattato in dettaglio nell'articolo sulla ripartizione dei compiti tra relè termico, fusibile e MPCB; qui il tema è che le due metà siano compatibili.

Voci di protezione da aggiungere all'ordine del motore

Sensore di temperatura dell'avvolgimento

I dispositivi che misurano la corrente stimano il riscaldamento del motore in modo indiretto. In situazioni come copriventola intasato, temperatura ambiente elevata o funzionamento prolungato a bassa velocità con azionamento, l'avvolgimento può scaldarsi mentre la corrente sembra normale. Per questo nei motori con azionamento, con avviamenti frequenti o in ambienti caldi è sensato richiedere un sensore. Nelle serie trifase HEM Motor PTC e PT100 sono opzioni selezionabili in fase d'ordine. La scelta tra i due determina anche il dispositivo di valutazione nel quadro: il PTC si collega a un relè che interviene alla soglia, il PT100 a un ingresso che legge la temperatura in continuo. Per i tipi di sensore e i valori di taratura può consultare il nostro articolo su PT100 e termistore PTC.

Resistenza anticondensa

Nei motori che restano a lungo fermi, che lavorano all'aperto o dove l'escursione termica tra giorno e notte è elevata, l'umidità condensa all'interno della carcassa. La resistenza viene alimentata a motore fermo e disinserita a motore in marcia. Per questo nel quadro servono un'alimentazione separata e un interblocco realizzato con il contatto ausiliario del contattore principale. Se la resistenza è stata richiesta con il motore ma la sua alimentazione nel quadro non è stata prevista, in campo non serve a nulla.

Ingresso cavi e morsettiera

Quando si aggiungono sensore e resistenza, oltre al cavo di potenza entrano nella morsettiera uno o due cavi in più. Il numero di ingressi varia con la carcassa: ad esempio le grandezze H160–180 hanno 2×M40×1,5 ingressi, le H112–132 2×M32×1,5. Poiché il cavo del sensore non deve passare dallo stesso pressacavo del cavo di potenza, numero di ingressi e orientamento della morsettiera vanno discussi in fase d'ordine.

Grandi carcasse alimentate da azionamento

Nei motori di grande grandezza alimentati da convertitore di frequenza può essere necessario un cuscinetto isolato o la messa a terra dell'albero contro le correnti nei cuscinetti; negli impianti con cavi lunghi si aggiunge in uscita dall'azionamento un filtro dv/dt o sinusoidale. Sono anelli della catena di protezione che spesso sfuggono, ed entrambi hanno un corrispettivo sia nel motore sia nel quadro. Il tema della lunghezza del cavo lo abbiamo trattato a parte nell'articolo sulla distanza del cavo tra azionamento e motore.

Pacchetto tipico nel quadro in base al metodo di avviamento

I dispositivi da prevedere nel quadro dipendono soprattutto dal tipo di avviamento. Gli elenchi seguenti non sono una ricetta definitiva, ma una base di confronto per accorgersi di una voce mancante nell'ordine:

• Avviamento diretto (DOL): interruttore salvamotore o fusibile + contattore + relè termico; se il motore ha il sensore, relè per termistori. Per piccole potenze è il pacchetto più semplice, ma la corrente di spunto è elevata.
• Stella-triangolo: tre contattori, relè temporizzatore e relè termico. Poiché il relè termico è di norma collegato sulla linea del contattore principale, il valore di taratura è circa 0,58 volte la corrente di targa. Il motore deve essere avvolto per funzionare a triangolo a 400 V; se questa informazione non compare nell'ordine del motore, il quadro non è utilizzabile.
• Soft starter: la protezione elettronica da sovraccarico integrata nel dispositivo sostituisce spesso il relè termico; contattore di bypass, tempo di avviamento e numero di avviamenti orari sono determinanti nella scelta del dispositivo.
• Convertitore di frequenza: l'azionamento controlla la corrente del motore, ma non misura la temperatura dell'avvolgimento in un motore che lavora a lungo a bassa velocità. Per questo, se si utilizzerà l'ingresso PTC dell'azionamento, il motore va ordinato con sensori.

Se si utilizza un relè di protezione elettronico che riunisce più funzioni in un unico dispositivo, quali funzioni attivare lo può verificare nell'articolo sulle funzioni dei relè di protezione.

Scheda dati da trasmettere al costruttore del quadro

Per realizzare correttamente il quadro non serve il catalogo del motore, ma le informazioni specifiche di quel motore. Basta un elenco di una pagina:

1. Potenza nominale, corrente nominale e tensione di targa con il tipo di collegamento (230/400 V o 400/690 V).
2. Metodo di avviamento e caratteristica di spunto del carico: leggero come una pompa o gravoso come un nastro trasportatore carico?
3. Quante volte all'ora si arresterà e ripartirà.
4. Opzioni del motore: tipo e numero di sensori, tensione e potenza della resistenza.
5. Temperatura ambiente e altitudine. I valori di catalogo valgono tra −15 °C e +40 °C e fino a 1000 m; oltre può essere necessario un declassamento della potenza.
6. Lunghezza del cavo tra motore e quadro, particolarmente importante nei sistemi con azionamento.

Preparare questo elenco nel momento in cui si richiede l'offerta del motore fa sì che i due fornitori parlino dello stesso motore. Per i punti generali che spesso sfuggono sul lato motore, sarà un utile complemento l'articolo su cosa considerare nell'acquisto di un motore.

Le mancanze più frequenti in campo

I dispositivi grandi raramente vengono dimenticati; a bloccare la messa in servizio sono di solito i piccoli componenti:

• La tensione di alimentazione ausiliaria del relè per termistori non corrisponde alla tensione di comando del quadro.
• Il cavo del sensore è stato acquistato non schermato e, essendo posato nella stessa canalina del cavo di potenza, fa intervenire il relè senza motivo.
• Nel quadro non sono stati previsti un fusibile e un contatto separati per l'alimentazione della resistenza.
• I pressacavi della morsettiera non bastano, si tenta di forare per il secondo cavo e il grado di protezione viene compromesso.
• Il campo di taratura del relè termico non comprende la corrente di targa del motore.

Conclusione

Considerare i dispositivi di protezione come una voce d'acquisto separata dal motore porta a estremità della catena non compatibili. Sensore, resistenza e ingresso cavi da aggiungere al motore e relè, alimentazione e dispositivo di avviamento del quadro devono basarsi sulla stessa scheda dati. Per i nostri motori elettrici trifase può indicare le opzioni di sensore e resistenza in fase d'ordine; per definire la configurazione adatta alla Sua applicazione può contattare il nostro team tecnico.

Domande frequenti

Il sensore PTC si può aggiungere al motore in un secondo momento?

I sensori vengono inseriti all'interno dell'avvolgimento in modo da rilevarne direttamente la temperatura. Aggiungerli a un motore in servizio è di norma possibile solo durante il riavvolgimento; per questo, se servono, vanno richiesti in fase d'ordine.

Con un convertitore di frequenza serve anche un relè termico?

La maggior parte degli azionamenti realizza la protezione da sovraccarico sulla base della corrente del motore e, nelle applicazioni con un solo motore, rende superfluo un relè termico separato. Non riesce però a rilevare tramite la corrente la riduzione del raffreddamento a bassa velocità; per questo sensore nell'avvolgimento e ingresso sensore dell'azionamento vanno valutati insieme.

La resistenza anticondensa è necessaria per ogni motore?

Nei motori in servizio continuo in ambienti chiusi, asciutti e a temperatura costante di solito non serve. Nei motori di scorta che restano a lungo fermi, all'aperto e negli impianti umidi è invece un modo pratico per evitare che l'avvolgimento assorba umidità.

Perché è importante fornire le informazioni sul quadro nell'ordine del motore?

Decisioni come tipo di collegamento, tipo di sensore e ingresso cavi si prendono in base ai dispositivi del quadro. Se queste informazioni vengono condivise fin dall'inizio, il motore può essere collegato al quadro esistente o di nuova realizzazione senza ulteriori modifiche.

Correnti nominali e di spunto da usare nella scelta dei dispositivi di protezione: Tabella delle correnti dei motori elettrici.