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In un ventilatore di grandi dimensioni, un tempo di avviamento lungo spesso non indica che il motore è piccolo, ma che l'inerzia della girante è elevata. La vera domanda è se l'avvolgimento e la protezione del motore riescono a sopportare la corrente elevata assorbita per tutto questo tempo. La soluzione corretta passa per una valutazione congiunta dell'inerzia della girante, della capacità di avviamento del motore e del metodo di avviamento. In questo articolo spieghiamo da che cosa dipende il tempo di avviamento, che cosa significa ciascun metodo di avviamento per un ventilatore e a che cosa guardare nella scelta del motore.
Da che cosa dipende il tempo di avviamento?
Perché un motore possa accelerare il ventilatore, la coppia che produce deve essere superiore a quella richiesta dal ventilatore a quella velocità. La differenza si chiama coppia di accelerazione. Il tempo di avviamento si ricava, in modo approssimato, con questa relazione: tempo ≈ inerzia totale × velocità angolare / coppia di accelerazione media. Da questa relazione derivano tre conseguenze:
- Più cresce l'inerzia, più si allunga il tempo: nelle giranti pesanti di grande diametro l'inerzia cresce all'incirca con il quadrato del diametro. Anche un piccolo aumento del diametro della girante può allungare sensibilmente il tempo di avviamento.
- Più diminuisce la coppia di accelerazione, più si allunga il tempo: se il metodo di avviamento riduce la coppia del motore o se il ventilatore all'avviamento è caricato con la serranda aperta, la coppia di accelerazione diminuisce.
- Più aumenta la velocità, più si allunga il tempo: portare la stessa girante a una velocità maggiore richiede più energia.
Il lato positivo del carico del ventilatore è che la coppia richiesta a bassa velocità è molto piccola; la coppia del ventilatore cresce all'incirca con il quadrato dei giri. Per questo i ventilatori non richiedono una grande coppia di spunto come le macchine ad avviamento gravoso, ma la richiedono a lungo. Il problema, più che la coppia, è il calore che si accumula nell'avvolgimento durante questo tempo.
In che modo un avviamento lungo sollecita il motore?
Durante l'avviamento diretto il motore asincrono assorbe una corrente pari a diverse volte quella nominale. Questa corrente produce rapidamente calore nell'avvolgimento e in particolare nelle barre del rotore. Per quanto tempo il motore possa sopportare questa condizione dipende dalla sua capacità termica, dato che si ottiene dal produttore del motore. Se il tempo di avviamento si avvicina a questo limite si osservano tre problemi:
- La protezione interviene: il relè termico o l'interruttore salvamotore interpreta la corrente elevata prolungata come un sovraccarico e apre il circuito prima che il motore raggiunga la velocità. Taratura e classe di intervento della protezione (es. Class 10, 20, 30) vanno scelte in funzione del tempo di avviamento; per i dettagli può consultare il nostro articolo sulla protezione del motore.
- L'avvolgimento invecchia: ogni avviamento lungo impone un carico termico all'isolamento. Se nella giornata ci sono più avviamenti, questo carico si accumula.
- La rete è sollecitata: la corrente elevata prolungata provoca una caduta di tensione nel trasformatore e nei cavi; al calare della tensione cala anche la coppia del motore e l'avviamento si allunga ulteriormente.
Per questo, nei ventilatori di grandi dimensioni, il motore si sceglie non solo in base alla potenza di esercizio, ma anche in base alle condizioni di avviamento. Indicare nell'ordine il valore di inerzia del ventilatore (J, in kgm²; si trova nella scheda del costruttore del ventilatore) e il metodo di avviamento desiderato consente di valutare se il motore è in grado di sostenere questo avviamento.
Che cosa significano i metodi di avviamento per un ventilatore?
| Metodo | Corrente di avviamento | Coppia del motore | Valutazione per il ventilatore |
|---|---|---|---|
| Avviamento diretto | La più alta | Coppia di spunto piena | L'avviamento più breve; se rete e protezione lo consentono è la soluzione più semplice. Alle grandi potenze il limite è la caduta di tensione. |
| Stella-triangolo | Circa un terzo | Circa un terzo | Poiché a bassa velocità la coppia del ventilatore è piccola, è spesso sufficiente. Il passaggio va effettuato quando il motore si avvicina alla velocità nominale; un passaggio anticipato crea un picco di corrente. |
| Avviatore statico | Limitata in modo regolabile | Diminuisce con il quadrato della tensione | Riduce la corrente ma allunga il tempo; all'avviamento il motore si scalda più a lungo. Il limite di corrente va regolato in base all'inerzia del ventilatore. |
| Convertitore di frequenza | Vicina alla corrente nominale | Elevata anche a bassa velocità | L'avviamento più dolce per ventilatori ad alta inerzia; allungando la rampa la corrente resta bassa. Consente inoltre di regolare la portata in esercizio. |
Per lo stella-triangolo la targa del motore è determinante. I modelli trifase HEM Motor da 4 kW in su hanno targa 400/690 V (Δ/Y); sulla rete a 400 V lavorano a triangolo e sono adatti all'avviamento stella-triangolo. Se si utilizzerà un convertitore di frequenza vale l'indicazione generale del sito: le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con convertitore di frequenza; nel funzionamento prolungato a bassa velocità con coppia piena può servire una ventilazione esterna e, se il cavo tra azionamento e motore è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno comunicate nell'ordine.
Misure sul lato ventilatore che accorciano l'avviamento
Prima di cambiare il motore o il metodo di avviamento, ci sono interventi possibili sul lato ventilatore:
- Avviamento con serranda: nei ventilatori centrifughi, con la serranda di aspirazione chiusa la potenza assorbita cala sensibilmente. Tenere chiusa la serranda durante l'avviamento aumenta la coppia di accelerazione e accorcia il tempo. Si assicuri che il comando della serranda funzioni davvero.
- Eviti la rotazione inversa: nei ventilatori collegati a un camino, il ventilatore fermo può girare in senso inverso per effetto del tiraggio naturale. Dover prima fermare la girante che gira al contrario e poi accelerarla allunga l'avviamento e sollecita il motore.
- Mantenga pulita la girante: polvere e depositi accumulati sulla girante aumentano l'inerzia e creano squilibrio.
- Limiti il numero di avviamenti: nei ventilatori ad alta inerzia, avviamenti ravvicinati scaldano l'avvolgimento senza dargli il tempo di raffreddarsi. Chieda al produttore del motore il numero di avviamenti orari ammesso.
