Acquistare un motore elettrico da 110 kW: abbinare velocità e sistema di azionamento

Quando si acquista un motore della classe da 110 kW, la scelta della velocità riguarda più il sistema azionato che il motore stesso. A pari potenza, i modelli da 1000, 1500 e 3000 giri/min trasmettono all'albero coppie molto diverse; ne deriva la domanda se giunto, cinghie, riduttore e albero della macchina siano in grado di sopportare questa coppia. In questo articolo, prendendo come esempio tre modelli da 110 kW di HEM Motor, spieghiamo come abbinare la velocità del motore al sistema di azionamento e quali organi di trasmissione verificare prima dell'ordine.

Modelli da 110 kW: stessa potenza, tre coppie diverse

Le opzioni da 110 kW di HEM Motor hanno carcassa in ghisa e sono disponibili in tre velocità. Grado di protezione IP55, classe di isolamento F; alimentazione 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz. Come per tutti i modelli da 75 kW in su, il fattore di servizio è 1,15.

Le correnti sono vicine tra loro, ma le coppie differiscono fino a tre volte. I 1063 Nm sull'albero del modello da 1000 giri/min sono circa il triplo dei 352,8 Nm del modello da 3000 giri/min. Ogni elemento collegato all'albero si dimensiona su questa coppia, non sulla potenza del motore. Per questo non esistono un "giunto da 110 kW" o una "cinghia da 110 kW"; la scelta si fa in base a coppia e velocità.

La velocità è determinata da ciò che richiede la macchina

La velocità corretta del motore si ricava a ritroso dalla velocità di lavoro della macchina e dal rapporto di trasmissione intermedio. La sequenza è la seguente:

• Velocità dell'albero della macchina: la velocità a cui devono lavorare ventilatore, pompa, rotore del frantoio, mulino o tamburo. Questo valore si ottiene dal costruttore della macchina o dalla configurazione esistente.
• Tipo e rapporto di trasmissione: giunto diretto (rapporto 1), cinghia e puleggia (rapporto tra i diametri delle pulegge) o riduttore (rapporto di riduzione).
• Velocità del motore: prodotto della velocità della macchina per il rapporto di trasmissione. Se il risultato cade intorno a 985–990, 1485–1490 o 2975–2980 giri/min, il numero di poli corrispondente è la scelta naturale.

Se il calcolo cade tra due velocità ci sono due strade: modificare il rapporto di trasmissione (pulegge o riduttore) oppure comandare il motore con un inverter. Quale soluzione sia adatta dipende dal campo di velocità della macchina e dalla capacità degli organi di trasmissione.

Checklist per tipo di azionamento

Azionamento diretto con giunto

La velocità del motore è uguale a quella della macchina; per questo nella scelta della velocità non c'è flessibilità. Per una pompa a 2 poli servono 3000 giri/min, per un ventilatore a 4 poli 1500 giri/min.

• La capacità di coppia del giunto deve coprire la coppia nominale del motore con un coefficiente adeguato per carichi di avviamento e urti.
• Il mozzo del giunto deve adattarsi all'estremità d'albero del nuovo motore. Nella grandezza 315S l'estremità d'albero dei motori a 2 e 4 poli può essere diversa; verifichi la misura nel catalogo 2026.
• A 3000 giri/min assumono particolare importanza anche la velocità massima ammessa del giunto e la sua qualità di equilibratura.

Azionamento con cinghia e puleggia

Poiché la velocità della macchina si regola con il rapporto delle pulegge, la velocità del motore offre una certa flessibilità; ma questa flessibilità ha un costo.

• A pari potenza un motore a bassa velocità fornisce più coppia; se la si vuole trasmettere con la stessa cinghia, aumentano il numero di cinghie o il profilo.
• Con un motore ad alta velocità cresce la velocità della cinghia; vanno verificati i limiti di velocità ammessi dal diametro della puleggia e dal tipo di cinghia.
• La tensione della cinghia applica un carico radiale all'albero motore e al cuscinetto anteriore. A 110 kW una puleggia di piccolo diametro aumenta questo carico; diametro della puleggia e distanza dall'estremità d'albero vanno valutati nel progetto della macchina. In presenza di un carico radiale elevato, lo indichi nell'ordine.

Azionamento con riduttore

• La velocità d'ingresso del riduttore deve corrispondere a quella del motore; la maggior parte dei riduttori industriali è a catalogo per un ingresso a 1500 giri/min. Alimentarlo con un motore da 3000 giri/min può superare la velocità d'ingresso ammessa dal riduttore.
• Oltre alla capacità meccanica del riduttore va verificata la capacità termica; in servizio continuo il riduttore può raggiungere il limite termico prima di quello meccanico.
• Se il motore si collega al riduttore con flangia, la misura della flangia viene confermata nell'ordine. Le forme costruttive sono offerte in base alla grandezza; i dettagli sono nella domanda sulle forme costruttive.

Effetti collaterali del cambio di velocità

Se pensa di cambiare la velocità del motore in un sistema esistente, tenga conto di queste conseguenze:

• Cambia la velocità della macchina: se il rapporto di trasmissione resta invariato, anche la macchina accelera o rallenta nella stessa proporzione. In ventilatori e pompe la portata varia con la velocità, la pressione con il quadrato della velocità e la potenza assorbita con il cubo. Un ventilatore che passa da 1500 a 3000 giri/min, con la stessa girante, può richiedere una potenza molto superiore a 110 kW.
• Possono cambiare carcassa e basamento: in tabella il modello da 1000 giri/min ha grandezza 315L, gli altri 315S. Passare da 1500 a 1000 giri/min cambia l'interasse dei fori dei piedi, anche a parità di altezza d'asse.
• Gli organi di trasmissione vanno riscelti: a bassa velocità la coppia maggiore sollecita giunto, cinghie e albero d'ingresso del riduttore; ad alta velocità prevalgono i limiti di equilibratura e di velocità.

L'inverter è una soluzione?

Se la macchina deve lavorare a velocità diverse, un inverter può essere sensato. Sotto il profilo della regolazione di velocità, le nostre serie trifase possono essere usate con inverter. Se il motore resterà a lungo a bassa velocità e a coppia piena può servire un ventilatore esterno; se il cavo tra inverter e motore è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale. Indichi queste condizioni nell'ordine; i dettagli sono spiegati nella domanda sull'uso con inverter. Superare con l'inverter la frequenza nominale riduce la coppia del motore e sollecita i limiti meccanici; per questo l'inverter non va considerato una soluzione permanente a una velocità scelta male.

Come incide SF 1,15 sulla scelta della velocità?

Il fattore di servizio dei modelli da 110 kW è 1,15; il motore dispone di una riserva che copre circa il 15% in più della potenza di targa. Questa riserva offre un margine di sicurezza quando il carico reale del sistema risulta un po' superiore a quello calcolato o quando le condizioni ambientali diventano più gravose. Non va usata per coprire un carico aumentato a seguito di un cambio di velocità né per scegliere un motore più piccolo del necessario. Scelga anche gli organi di trasmissione in base al carico e alla coppia reali, con i loro coefficienti di sicurezza, e non alla potenza moltiplicata per SF.

Scenario d'esempio: sostituzione del motore di un mulino azionato a cinghia

La situazione descritta in questa sezione è di fantasia e non riguarda un cliente specifico. Supponiamo che in un impianto di macinazione di minerali un mulino lavori tramite cinghia e puleggia con un motore da 110 kW, 1500 giri/min, e che il motore debba essere sostituito.

• Se velocità della macchina e rapporto delle pulegge non cambiano, il modello candidato è il motore da 110 kW codice 315S-4; in targa riporta 1488 giri/min.
• Se l'azienda segnala che le cinghie si sostituiscono spesso, il problema potrebbe non essere la velocità del motore ma numero, profilo o tensione delle cinghie; si tratta di un'analisi meccanica separata dall'ordine del motore.
• Se si valuta l'uso del 315L1-6 (988 giri/min, 1063 Nm) con una puleggia motore più grande, le cinghie devono sopportare la coppia maggiore, va calcolato il nuovo rapporto delle pulegge e basamento e slitta del motore vanno adattati alla grandezza 315L.
• Se nello stesso impianto c'è una pompa di processo ad alta velocità collegata direttamente con giunto, per essa si valuta il 315S-2 (2978 giri/min); si verificano il limite di velocità del giunto e il progetto a 2 poli della pompa.

Informazioni da inviare per l'ordine

• Potenza e velocità del motore desiderata; velocità di lavoro della macchina
• Tipo di azionamento (giunto, cinghia e puleggia, riduttore), rapporto di trasmissione ed eventuali diametri delle pulegge
• Se si usa un riduttore: velocità d'ingresso e tipo di collegamento; nel collegamento flangiato, misura della flangia
• Forma costruttiva, tensione, metodo di avviamento e uso o meno di un inverter
• Campo d'impiego, durata di funzionamento e, in caso di sostituzione, l'immagine della targa del motore da smontare

I modelli da 110 kW e delle altre potenze con i prezzi aggiornati si trovano nella pagina acquista motore elettrico, mentre tutte le opzioni di grande potenza sono nell'elenco dei motori con carcassa in ghisa. Se sostituisce un vecchio motore, invii la foto della targa tramite la pagina per trovare l'equivalente; definiremo insieme la velocità adatta in base ai dati del suo azionamento. Per altre domande può usare la nostra pagina contatti.