Il carico del rotore nella scelta del motore elettrico per frantoio a urto

Il frantoio a urto non frantuma la pietra comprimendola, ma facendola urtare ad alta velocità. Nei tipi ad asse orizzontale (HSI) un rotore pesante dotato di martelli ruota ad alta velocità; la pietra che cade dalla bocca di alimentazione urta contro i martelli, viene scagliata contro le piastre d'urto del corpo del frantoio e si frantuma. Nei tipi ad asse verticale (VSI), invece, il materiale viene versato al centro di un rotore in rapida rotazione e proiettato verso l'esterno, contro l'anello d'incudini o contro un letto di materiale. In entrambi i tipi la vera controparte del motore è il rotore: la sua massa, la sua velocità e la quantità di materiale che lo attraversa. Questo articolo spiega sotto quali aspetti leggere il carico del rotore quando si sceglie il motore per un frantoio a urto e a che cosa prestare attenzione durante la sostituzione.

Il carico del rotore è composto da tre parti

Nel frantoio a urto è fuorviante pensare al carico visto dal motore come a un unico numero. Lo stesso frantoio, con un'alimentazione diversa, può assorbire correnti molto diverse.

• Carico per far ruotare il rotore: anche il rotore che gira a vuoto richiede una certa potenza per resistenza dell'aria, attrito dei supporti e perdite delle cinghie. Questo carico di base esiste finché la macchina è in funzione.
• Carico di frantumazione: a ogni urto della pietra il rotore rallenta un po' e il motore compensa questa perdita di velocità. All'aumentare della quantità alimentata e della durezza della pietra cresce la potenza media richiesta. Un'alimentazione irregolare si vede come una continua oscillazione della corrente del motore.
• Picchi d'urto: quando nel rotore entra un grosso blocco o un pezzo infrangibile (dente di benna, acciaio rotto) si genera un picco di carico breve e violento. L'inerzia del rotore assorbe una parte di questo picco; il resto arriva al motore attraverso cinghie e albero motore.

La somma di queste tre componenti si traduce nella potenza del motore stabilita dal costruttore del frantoio. Il costruttore fa questo calcolo in base a diametro e velocità del rotore, pezzatura di alimentazione e capacità richiesta. La potenza del motore non si stima dal nome della macchina o dalle misure della bocca di alimentazione; su un frantoio esistente il punto di partenza sono la targhetta dati del vecchio motore e la documentazione del costruttore.

Velocità del rotore, rapporto delle pulegge e poli del motore

Nel frantoio a urto uno dei fattori principali che determinano la granulometria del prodotto è la velocità periferica del rotore. Con l'aumento della velocità del rotore cresce l'intensità dell'urto e il prodotto diventa più fine; con la sua diminuzione il prodotto diventa più grosso. Questa velocità è il risultato combinato dei giri del motore e del rapporto delle pulegge.

• Nei grandi frantoi ad asse orizzontale il motore è per lo più a 4 poli e il rotore è azionato a cinghia a una velocità inferiore a quella del motore. In alcuni impianti si usa anche un motore a 6 poli.
• Cambiare il numero di poli modifica direttamente la velocità del rotore e quindi la granulometria del prodotto. Se il numero di poli del nuovo motore è diverso da quello vecchio, le pulegge vanno ricalcolate; questa decisione si prende insieme al costruttore del frantoio.
• Negli impianti in cui la velocità del rotore viene cambiata spesso per esigenze di processo si può usare un inverter. La nostra indicazione generale è la seguente: le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con inverter; per il funzionamento prolungato a bassi giri con coppia piena può servire un ventilatore esterno, se il cavo tra azionamento e motore è lungo si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno comunicate nell'ordine. Per i dettagli consulti la domanda sull'inverter.

Avviamento e arresto con rotore pesante

Il rotore del frantoio a urto ruota con un'inerzia molto elevata rispetto alle sue dimensioni. Portando il rotore da fermo alla velocità di lavoro, il motore assorbe a lungo una corrente elevata. Avviare sempre a vuoto, cioè non aprire l'alimentazione prima che il rotore abbia raggiunto la piena velocità, è una regola di esercizio fondamentale.

• Avviamento: con un rotore ad alta inerzia l'avviamento stella-triangolo può allungare l'accelerazione; l'avviamento diretto può invece causare una sensibile caduta di tensione in rete. Il metodo da usare (diretto, stella-triangolo, avviatore statico o inverter) viene stabilito sul posto con un ingegnere, tenendo conto dell'inerzia del rotore e della potenza di alimentazione dell'impianto.
• Frequenza degli avviamenti: ogni avviamento di un rotore pesante scalda il motore. Avviamenti ripetuti a brevi intervalli non lasciano al motore il tempo di raffreddarsi. Il numero di avviamenti giornalieri va indicato nell'ordine.
• Arresto: quando si toglie l'alimentazione il rotore continua a girare a lungo. Gli sportelli di manutenzione non si aprono prima che il rotore sia completamente fermo; anche la rialimentazione del motore non va fatta con il rotore in rotazione.

Il dispositivo di protezione non deve intervenire durante l'avviamento lungo, ma deve proteggere il motore in caso di sovraccarico reale. Per la scelta della classe di protezione La orienta l'articolo sulla scelta di relè termico e fusibile.

Materiale infrangibile ed effetto del carico d'urto sul motore

Un pezzo d'acciaio che entra nel frantoio frena il rotore all'improvviso. In quel momento le cinghie slittano o si rompono, i martelli del rotore possono danneggiarsi e il motore riceve per breve tempo un colpo di coppia molto elevato. I costruttori di frantoi limitano di solito questo rischio con un separatore di metalli sulla linea di alimentazione (separatore magnetico o metal detector) e con i dispositivi di sicurezza sul corpo.

Dal punto di vista del motore, l'importante è che questi urti non sono una condizione di esercizio che un motore standard deve sopportare, ma una condizione di guasto da prevenire con le apparecchiature. Urti frequenti provocano fatica su albero, linguetta, cuscinetti e collegamento della puleggia. Durante la sostituzione vanno controllati anche puleggia motore, sede della linguetta e tensione delle cinghie.

Nel montaggio B3 con piedi il motore è fissato su una slitta tendicinghia e la tensione delle cinghie si regola con la slitta. Le forme costruttive sono disponibili, in base alla grandezza, come B3, B5, B14, B34, B35 e verticali V1/V3/V5/V6/V15; la misura della flangia viene confermata in fase d'ordine. Nei frantoi ad asse verticale la collocazione del motore e la disposizione delle cinghie variano secondo il costruttore; va sempre indicato se il motore sarà orizzontale o verticale. Le misure di albero, piedi e flangia si trovano nei disegni tecnici 2D e nel catalogo 2026.

Come valutare il fattore di servizio 1,15?

In HEM Motor tutti i modelli da 75 kW in su sono offerti con fattore di servizio (SF) 1,15. Ciò significa che, alla tensione nominale e a 50 Hz, il motore può lavorare in continuo fino al 15 per cento oltre la potenza nominale. Altitudine, temperatura ambiente elevata e alimentazione da inverter sono temi distinti che influiscono su questo margine.

Nel frantoio a urto, poiché l'alimentazione oscilla, questo margine è utile: un'alimentazione intensa di breve durata o una partita di pietra più dura possono portare il motore un po' oltre il valore nominale. Il margine però è riservato a questi scostamenti, non alla media del carico. Se il costruttore richiede 110 kW non si passa a un motore da 90 kW confidando nell'SF. Anche la taratura del termico si fa sulla corrente nominale di targa e non viene aumentata in base all'SF. Per informazioni generali sulle applicazioni nei frantoi può consultare la pagina motori per impianti di frantumazione.

Modelli di esempio e un'applicazione ipotetica

I modelli seguenti sono opzioni a 4 poli con carcassa in ghisa, frequenti nell'azionamento dei frantoi a urto; tutti hanno grado di protezione IP55, classe di isolamento F, alimentazione 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz e SF 1,15. Le potenze sono solo esempi.

• 280M-4: 90 kW, 1486 giri/min nominali, IEC 280M; corrente nominale a 400 V 155 A, coppia nominale 578,4 Nm.
• 315S-4: 110 kW, 1488 giri/min nominali, IEC 315S; corrente nominale 187 A, coppia nominale 706 Nm.
• 315L1-4: 160 kW, 1488 giri/min nominali, IEC 315L; corrente nominale 271 A, coppia nominale 1027 Nm.

Esempio ipotetico: supponiamo di dover sostituire il motore da 110 kW di un frantoio a urto ad asse orizzontale nello stadio di frantumazione secondaria. Sulla targhetta si leggono 1488 giri/min e grandezza 315S; questi dati vengono confrontati con il modello 315S-4. Poiché il numero di poli resta uguale, rapporto delle pulegge e velocità del rotore non cambiano. Interasse dei fori della slitta tendicinghia e altezza d'asse vengono confermati con il disegno tecnico. Se nel quadro esistente c'è un avviatore statico, le sue impostazioni vengono aggiornate in base alla corrente della nuova targhetta. Si verifica che il separatore di metalli sulla linea di alimentazione funzioni e il primo avviamento si esegue con rotore vuoto.

I prezzi aggiornati dei modelli sono nelle rispettive pagine prodotto. Per gli altri motori dell'impianto di frantumazione e vagliatura può consultare anche la pagina motori per il settore minerario.

Cosa comunicare quando richiede un'offerta

• Tipo di frantoio (ad asse orizzontale o verticale) e foto della targhetta dati del vecchio motore
• Diametri delle pulegge, tipo e numero di cinghie; se la velocità del rotore è fissa o regolabile
• Forma costruttiva, posizione orizzontale o verticale del motore, disposizione della slitta
• Metodo di avviamento, numero di avviamenti giornalieri, eventuale inverter e lunghezza del cavo
• Fonte di alimentazione e tensione di rete
• Ambiente di lavoro: densità di polvere, installazione all'aperto, altitudine

Conclusione

Nel frantoio a urto la scelta del motore parte dal rotore: l'inerzia del rotore determina l'avviamento, la sua velocità la pezzatura del prodotto e le oscillazioni dell'alimentazione il carico visto dal motore. Numero di poli e rapporto delle pulegge vanno mantenuti insieme, la protezione contro il materiale infrangibile va affidata alle apparecchiature e il metodo di avviamento va definito sul posto. Sui modelli da 75 kW in su l'SF 1,15 è un margine di sicurezza contro questo carico oscillante. Può vedere i modelli adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista un motore elettrico. Può inviarci la targhetta dati del motore attuale e chiedere il modello equivalente, e per altri argomenti utilizzare la nostra pagina contatti.