Motore elettrico per tornio da legno: campo di velocità e funzionamento con inverter

Nel tornio per legno una sola velocità fissa non basta: un grosso blocco per ciotole va fatto girare lentamente, mentre un lavoro sottile come una penna o un fuso richiede una rotazione veloce. Questo ampio campo di velocità si otteneva un tempo con pulegge a gradini, oggi per lo più con un inverter. Il motore asincrono trifase standard può svolgere questo compito con un inverter; occorre però conoscere in anticipo aspetti come la riduzione del raffreddamento a bassa velocità, il calo di coppia oltre i 50 Hz e la scelta corretta del collegamento del motore quando l'inverter è alimentato da rete monofase.

Perché nel tornio per legno la velocità varia in un campo così ampio?

Nella tornitura ciò che conta è la velocità periferica sulla circonferenza del pezzo, che determina la velocità con cui il legno arriva sull'utensile. La velocità periferica aumenta con il diametro del pezzo e con il numero di giri. Per mantenere la stessa velocità periferica, all'aumentare del diametro va ridotta la velocità: un pezzo con diametro dieci volte maggiore gira, a parità di velocità periferica, a un decimo dei giri.

Anche sicurezza ed equilibratura limitano la velocità. Un blocco sbilanciato, con corteccia o fessurato si inizia a bassa velocità nella fase di sgrossatura; man mano che il pezzo si arrotonda la velocità aumenta. Le fasi di levigatura e lucidatura richiedono invece di norma velocità più elevate. Di conseguenza, su un unico tornio si usa un ampio campo di velocità, dalla sgrossatura lenta alla finitura veloce. I valori esatti di questo campo dipendono dal costruttore del tornio e dal pezzo; qui illustriamo il principio generale.

Dalle pulegge a gradini all'inverter

Nei vecchi torni per legno il motore gira a velocità fissa e la velocità si cambia con pulegge a gradini. Con questa soluzione il motore lavora a piena velocità su ogni gradino; sul gradino basso il rapporto delle pulegge aumenta la coppia. Lo svantaggio è che per cambiare velocità bisogna fermare la macchina e spostare la cinghia su un'altra gola, e la velocità resta limitata a pochi valori fissi.

Con l'inverter la velocità del motore si regola in modo continuo variando la frequenza di alimentazione. L'inverter offre inoltre avviamento dolce, tempo di arresto regolabile e possibilità di invertire il senso di rotazione. C'è però una differenza importante: a rapporto delle pulegge fisso, la bassa velocità si ottiene riducendo la velocità del motore stesso e la coppia all'albero non aumenta come con il gradino della puleggia. Per questo in molti torni si mantiene, insieme all'inverter, una puleggia a due gradini: il gradino basso per i pezzi grandi, quello alto per i lavori fini.

La posizione generale di HEM Motor sul sito è questa: le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con inverter; per il funzionamento prolungato a bassa velocità con coppia piena può servire una ventilazione esterna, se il cavo tra inverter e motore è lungo si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno indicate nell'ordine. I dettagli sono nella domanda sull'uso con inverter.

Bassa velocità, oltre 50 Hz e coppia

Il comportamento di un motore asincrono alimentato da inverter è diverso in due zone:

• Sotto i 50 Hz: l'inverter riduce la tensione insieme alla frequenza; in linea di principio il motore può fornire la coppia nominale, mentre la potenza diminuisce in proporzione alla velocità. Ad esempio la coppia nominale del modello 1,5 kW 90L-4 è di 9,91 Nm; se a metà velocità questa coppia viene mantenuta, la potenza trasmessa all'albero si riduce circa della metà.
• Sopra i 50 Hz: la tensione non può più salire oltre il valore di rete; il motore lavora a potenza circa costante e la coppia diminuisce all'aumentare della velocità. Esistono inoltre limiti meccanici di cuscinetti, ventola ed equilibratura del rotore. Se si prevede il funzionamento oltre la frequenza nominale, va indicato a parte nell'ordine e valutato.

Raffreddamento a bassa velocità

La ventola di raffreddamento del motore standard è calettata sull'albero motore; al diminuire della velocità cala anche l'aria spinta dalla ventola. Lavorare a lungo un grosso blocco per ciotole a bassa velocità e con coppia elevata può quindi riscaldare il motore più del normale. Una bassa velocità di breve durata spesso non è un problema; per lavori pesanti prolungati si valuta una ventilazione esterna. Per chi desidera monitorare la temperatura dell'avvolgimento, il sensore PTC o PT100 nell'avvolgimento è un'opzione selezionabile in fase d'ordine.

Nelle applicazioni di tornitura non ci si deve aspettare un controllo preciso della coppia o un comportamento di tipo servo; motore asincrono standard e inverter servono a regolare la velocità in modo continuo. Può consultare i modelli HEM Motor adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista motori elettrici.

Motore trifase con inverter da rete monofase

Una situazione frequente nei laboratori è la disponibilità della sola alimentazione monofase a 230 V. In questo caso si usa un inverter con ingresso monofase 230 V e uscita trifase 230 V. Lato motore il punto a cui prestare attenzione è il collegamento:

• Un motore con targa 230/400 V (Δ/Y) si collega all'inverter con uscita trifase 230 V a triangolo (Δ). Se viene lasciato a stella, il motore riceve una tensione bassa e la sua coppia si riduce sensibilmente.
• I motori con targa 400/690 V (Δ/Y) non funzionano correttamente con un inverter con uscita a 230 V; richiedono un'uscita trifase a 400 V. Nella serie HEM Motor i modelli fino a 3 kW hanno targa 230/400 V, quelli da 4 kW in su 400/690 V.
• La potenza dell'inverter non va scelta inferiore alla potenza del motore e ai limiti di corrente dell'ingresso monofase; fanno fede i valori del costruttore dell'inverter.

Anche usare direttamente un motore monofase è un'opzione; la serie monofase di HEM Motor copre la fascia 0,18–5,5 kW. Con il motore monofase, però, non si ottiene una regolazione continua della velocità; la velocità si cambia sempre con la puleggia.

Montaggio, freno e senso di rotazione

Nei torni per legno il motore è per lo più posizionato sotto o dietro il banco, su una base incernierata con piedi (B3), e collegato al mandrino tramite cinghia. In alcuni torni il motore è fissato direttamente al banco con una flangia. Le forme costruttive sono disponibili in base alla grandezza e la dimensione della flangia si conferma nell'ordine; le quote di albero e piedi si possono confrontare nei disegni tecnici 2D.

Se si desidera un arresto rapido con inverter, per ridurre il tempo di arresto può servire una resistenza di frenatura sull'inverter. Se si leviga in senso inverso, si assicuri che autocentrante o piattaforma del mandrino siano fissati in modo da non allentarsi in senso contrario; questo fa parte del progetto del tornio. In ambienti con molti trucioli e polvere il copriventola va pulito regolarmente; la pagina di settore motori per macchine per la lavorazione del legno fornisce informazioni generali.

Modelli di esempio

• 1,1 kW 90S-4 alluminio: 4 poli, nominale 1445 giri/min, IEC 90S, 230/400 V (Δ/Y), coppia nominale 7,27 Nm.
• 1,5 kW 90L-4 alluminio: 4 poli, nominale 1445 giri/min, IEC 90L, 230/400 V (Δ/Y), coppia nominale 9,91 Nm.
• 2,2 kW 100L1-4 alluminio: 4 poli, nominale 1450 giri/min, IEC 100L, 230/400 V (Δ/Y), coppia nominale 14,5 Nm.

Tutti e tre i modelli hanno targa 230/400 V; possono quindi essere usati sia a stella su rete trifase a 400 V, sia a triangolo con un inverter con uscita trifase 230 V. Il prezzo aggiornato è indicato in ogni pagina prodotto.

Esempio ipotetico: trasformare un tornio a pulegge in una configurazione con inverter

Questo esempio non è un'applicazione reale di un cliente. Supponiamo che in un laboratorio ci sia un tornio per legno con motore da 1,1 kW a 4 poli e pulegge a quattro gradini. Nel laboratorio c'è solo alimentazione monofase e il proprietario desidera una regolazione continua della velocità.

• Poiché il motore ha targa 230/400 V, può essere usato collegato a triangolo con un inverter a ingresso monofase e uscita trifase 230 V.
• Si mantengono due gradini delle pulegge: le grandi ciotole si lavorano sul gradino basso, fusi e penne sul gradino alto; le velocità intermedie si regolano con l'inverter.
• Se si prevede di lavorare a lungo a bassa velocità su grandi diametri e che la coppia possa risultare insufficiente, il motore si porta al modello da 1,5 kW 90L-4 e si valuta la necessità di una ventilazione esterna.

Conclusione e informazioni da comunicare per l'offerta

Nel tornio per legno il motore giusto è quello che fornisce coppia sufficiente a bassa velocità sul diametro massimo lavorato, ha un collegamento compatibile con inverter e rete e prevede il raffreddamento per il funzionamento prolungato a bassa velocità. Per l'offerta ci invii:

• Foto della targhetta del motore attuale e gradini delle pulegge
• Diametro massimo lavorato e lavori più fini; se si lavora a lungo a bassa velocità
• Rete (monofase/trifase), tensione di ingresso e di uscita dell'inverter previsto
• Forma costruttiva, situazione della base ed eventuale necessità di freno/arresto rapido

Consulti i modelli adatti e i prezzi aggiornati nella nostra pagina di vendita online. Ci invii foto della targhetta, velocità e dati di montaggio del Suo motore attuale dalla pagina di invio della targhetta e richieda un'offerta per il modello adatto. Per altre domande ci contatti dalla nostra pagina contatti.

Domande frequenti

Nel tornio per legno si può usare un motore trifase standard con inverter?

Sì, le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con inverter. Se si lavora a lungo a bassa velocità con coppia piena può servire una ventilazione esterna; questa condizione va indicata nell'ordine.

Con l'inverter servono ancora le pulegge a gradini?

Nella maggior parte dei torni sì. L'inverter riduce la velocità ma non aumenta la coppia come la puleggia; per i pezzi grandi il gradino basso della puleggia trasmette la coppia al mandrino in modo più efficace.

Come si fa funzionare un motore trifase in un laboratorio monofase a 230 V?

Con un inverter a ingresso monofase e uscita trifase 230 V. In questo caso il motore con targa 230/400 V si collega a triangolo; il motore con targa 400/690 V non è adatto a questa configurazione.

Posso ottenere una velocità più alta facendo funzionare il motore oltre i 50 Hz?

L'inverter può consentirlo, ma oltre i 50 Hz la coppia diminuisce e intervengono limiti meccanici. Se si prevede il funzionamento oltre la frequenza nominale, lo indichi nell'ordine e lo valuti con noi.